淺談鉀堿濃縮分離器(Ni罐)的焊接修復(fù)

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摘 要：鉀堿生產(chǎn)過程中的片堿蒸發(fā)工序濃縮分離器泄露。濃縮分離器的材質(zhì)為N02201（相當(dāng)于國標鎳N5），由于在焊接制作過程中焊接工藝選擇不當(dāng)焊后沒有熱處理，造成再熱裂紋。在使用時又產(chǎn)生強堿KOH對鎳板裂紋處滲入產(chǎn)生晶間腐蝕現(xiàn)象造成嚴重泄露。經(jīng)過對該鎳罐制定嚴格的焊接工藝徹底消除熱裂紋和腐蝕的金屬，采用氬弧焊、純氬氣保護、小能量、大焊接速度焊接。在焊后經(jīng)過熱處理，該濃縮分離器（鎳罐）運平穩(wěn)無泄露達到良好的效果。

關(guān)鍵詞：焊接工藝;坡口;焊接電流;焊接環(huán)境

我公司在氫氧化鉀生產(chǎn)過程中，片堿濃縮分離器大面積泄露。制造濃縮分離器的材料為N0221純鎳制造其成分為：

鎳板的厚度為8mm，工作介質(zhì)為氫氧化鉀，濃度56-95%，工作溫度380-420℃經(jīng)常開、停車溫度變化大。經(jīng)過分析，確定為在焊接制作過程中，焊接工藝選擇不當(dāng)，焊后沒有做熱處理消除焊接應(yīng)力造成再熱裂紋;同時在使用過程中強堿從熱裂紋處滲入產(chǎn)生晶間腐蝕金屬結(jié)構(gòu)被破壞發(fā)生改變，造成泄露嚴重。為了不影響生產(chǎn)，公司決定對該濃縮分離器進行補焊修復(fù)。

1 焊前準備

①焊接切割設(shè)備的準備;②打止裂孔;③坡口形式;④開坡口：封頭和筒體及筒體裂紋，用角向磨光機機進行打磨或用等離子切割機（盡量少用）切割消除裂紋，并將其打磨制成70°～80°的坡口;⑤焊縫的清潔：由于鎳非常容易被硫，鉛脆化形成熱裂紋，所以打磨時應(yīng)該在裂紋的兩側(cè)用角磨機分別各25mm寬范圍內(nèi)磨除氧化膜。用丙酮清除油污等雜質(zhì)，顯出金屬光澤，絕對保持裂紋范圍內(nèi)清潔度;⑥焊接時包括定位焊，應(yīng)有合格焊工施焊。

2 焊接工藝

2.1 焊接方法的選擇

手工氬弧焊（TIG）焊接具有熔池保護效果好，焊縫金屬致密，易于操作，焊縫成形美觀，焊接合格率高的特點焊接時采用手工氬弧焊，直流正接，噴嘴直徑為10～15mm，鎢極直徑為φ2.5～3.0mm，鎢極伸出長度為5～6毫米。因為電極的形狀將影響焊縫的寬度和熔深。所以為保證電弧穩(wěn)定有足夠的熔深，電極端部應(yīng)磨尖，尖部直徑約為0.4mm，夾角30°～60°。

2.2 焊絲的選擇

為保證焊后鎳罐的耐腐蝕性就必須保證鎳在焊縫中的含量。為此我們選用哈爾濱焊接研究所生產(chǎn)的Ni99焊絲其基本成分與N0221相近。焊接工藝參數(shù)：

2.3 技術(shù)措施

①鎳的導(dǎo)熱性差，焊接時容易過熱引起晶粒長大，故焊接時不需要預(yù)熱，焊接采用小線能量，短弧焊，盡量選用大的焊接速度盡量減少焊接應(yīng)力。不作橫向擺動或只作擺幅不超過焊絲直徑的兩倍，收弧時注意將弧坑填滿，防止裂紋的產(chǎn)生;②層間溫度高是引起焊接接頭過熱、焊縫金屬及熱影響區(qū)晶粒粗大力學(xué)性能和耐腐蝕性下降的原因之一。說以層間溫度要控制在100℃以下?？梢栽诖虻缀附Y(jié)束后焊縫的背面用壓縮空氣吹冷，縮短焊接高溫區(qū)停留時間;③進行底層焊接時，焊縫背面充氬氣防止根部氧化和焊縫成形不良。同時保護用氬氣也不能過大防止焊縫未融合。焊接過程中，焊絲的加熱端要置于保護氣體防止焊絲端部氧化造成夾渣;④焊接時采用高純氬氣，純氬純度不低于99.95%;⑤焊縫多層焊時，宜采用多道焊，底層焊道完成后，應(yīng)采用放大鏡檢查焊道表面，每一焊道完成后均應(yīng)進行檢查，消除各種表面缺陷，每層焊道的接頭應(yīng)錯開;要求蓋面焊縫成型為凸型，為魚背型即可;⑥當(dāng)焊件溫度低于15℃時易產(chǎn)生氣孔，這是因為破口表面存在冷凝水的緣故，這是使用丙酮也不能消除的，所以應(yīng)對焊縫兩側(cè)300mm范圍內(nèi)加熱15-20℃，且應(yīng)熱透使其沒有冷凝水的產(chǎn)生;⑦焊件表面嚴禁有電弧擦傷，且不得在焊件表面引弧和熄弧，焊接熄弧時應(yīng)填滿弧坑，以防弧坑裂紋。必需加引弧板、收弧板，每一段焊縫接頭應(yīng)回焊一小段，然后沿焊接方向前進;⑧焊接定位焊縫的焊接材料與焊接工藝應(yīng)與正式焊接相同，定位焊縫采用鎢極氬弧焊，背面應(yīng)進行氬氣保護。定位焊縫要保證焊透及熔合良好，且不得有氣孔、夾渣等缺陷。定位焊應(yīng)平緩過渡到母材上，并將定位焊縫兩端應(yīng)成緩坡。

2.4 注意事項

①施焊前要對坡口兩側(cè)各50mm范圍內(nèi)進行清理;施焊焊絲焊前用丙酮或乙醇清理干凈，方可施焊;②嚴禁施焊人員及非施焊人員用不潔凈手碰觸焊縫和焊絲，避免焊道污染，產(chǎn)生焊接缺陷;③焊接時選擇適當(dāng)?shù)暮附咏嵌群吞畛浜附z的角度操作平穩(wěn)。

3 維修后的使用效果

該濃縮分離器經(jīng)上述方法焊接，現(xiàn)在使用兩個月后沒有出現(xiàn)裂紋和漏點使用正常。實踐表明：該濃縮分離器（N02201）采用手工鎢極氬弧焊和匹配的焊絲及大角度的焊接坡口，焊接時采用大電流快速度焊并做好根部保護就能得到優(yōu)質(zhì)的焊接接頭。注意對焊絲母材的焊前清理和施工現(xiàn)場的保護也是焊接成功的關(guān)鍵。

參考文獻：

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