離子膜電解系統(tǒng)循環(huán)堿液管焊縫裂紋的修補(bǔ)

麻忠勤，江泳

(1.浙江巨化檢安石化工程有限公司，浙江 衢州 324004；2.浙江巨化股份有限公司電化廠，浙江 衢州 324004)

目前氯堿工業(yè)廣泛采用離子膜電解法生產(chǎn)燒堿，即利用電解氯化鈉水溶液來(lái)制備氯氣、氫氣和32%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)的燒堿。

浙江巨化股份有限公司電化廠49萬(wàn)t/a離子膜燒堿裝置采用的是高電流密度膜極距離子膜電解槽，陰極系統(tǒng)堿液循環(huán)總管選用DN350的310S不銹鋼管,運(yùn)行時(shí)管道內(nèi)循環(huán)堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32%左右，溫度約為80 ℃。

310S不銹鋼是耐熱性不銹鋼之一，它具有良好的抗氧化性、耐腐蝕性，廣泛應(yīng)用于離子膜電解的燒堿管道，并具有較好的使用效果。但是該材料焊接工藝要求高，一旦母材和填充材料結(jié)合不徹底、焊接工藝不當(dāng)，再加上管道內(nèi)為腐蝕介質(zhì)、存在殘余應(yīng)力時(shí)，會(huì)導(dǎo)致焊接裂紋嚴(yán)重缺陷，從而產(chǎn)生泄漏，影響安全生產(chǎn)。因此，焊縫裂紋的修理技術(shù)就成為一種重要的處理手段。

1 310S不銹鋼的適用性[1]

310S不銹鋼主要的合金元素是Cr(25%)、Ni(19%)、Mn(2%)和Si(1%),質(zhì)量可靠的310S不銹鋼管能有效地應(yīng)用于離子膜電解槽的高濃度燒堿環(huán)境。為確保其使用效果，應(yīng)對(duì)采購(gòu)的材料進(jìn)行復(fù)檢以確保其質(zhì)量合格;另外,在存放材料時(shí)，為避免碳鋼、銅、低熔點(diǎn)金屬或其他雜質(zhì)對(duì)其污染，應(yīng)予以分開(kāi)存放。在多年的310S堿管使用過(guò)程中，未發(fā)生過(guò)管道本身腐蝕滲漏的情況，滲漏點(diǎn)均為焊縫位置，如角焊縫、對(duì)接焊縫，特別是管道開(kāi)孔三通焊縫位置，泄漏情況尤為突出，建議在有條件的情況下使用成型定制三通。

2 310S不銹鋼焊縫裂紋的修補(bǔ)

(1)把310S不銹鋼燒堿管道滲漏點(diǎn)的堿包(如圖1所示)清理干凈，用磨光機(jī)打磨表面，至露出金屬本色后，用清洗劑清洗干凈。

圖1 310S不銹鋼燒堿管道的滲漏點(diǎn)Fig.1 Leakage points on 310S stainless steel caustic soda tube

(2)用著色探傷的方式找到焊縫裂紋位置(如圖2所示)。

圖2 310S不銹鋼燒堿管道的焊縫裂紋Fig.2 Weld seam crack on 310S stainless steel caustic soda tube

(3)在裂紋兩端10 mm位置用Φ6鉆頭打止裂孔防止裂紋擴(kuò)展，用角磨機(jī)磨出V形坡口槽，坡口角度65°～70°，間隙2 mm，鈍邊2 mm。

(4)焊機(jī)選用WSM-400逆變氬弧焊機(jī)，焊絲選用ER310(Φ2.0)，對(duì)接焊縫電流控制在130～140 A，角焊縫電流控制在180～200 A。

(5)310S不銹鋼屬于耐熱奧氏體不銹鋼，焊接這類(lèi)鋼材本身容易出現(xiàn)焊接高溫(熱)裂紋，特別是接觸高溫濃堿后會(huì)產(chǎn)生堿脆，因此選用全氬焊接工藝。氬弧焊的電弧燃燒穩(wěn)定，熱影響區(qū)窄，所焊的焊件應(yīng)力、變形、裂紋傾向小[2]。

(6)對(duì)接焊縫必須提供氣體保護(hù)，保護(hù)氣體為純度99.9%(體積分?jǐn)?shù))的氬氣。焊接前，要對(duì)焊縫背面的氧含量進(jìn)行檢測(cè)，滿(mǎn)足工藝要求后方可開(kāi)始焊接。

(7)焊接時(shí)，要集中精力觀察每個(gè)熔池的情況，舊材料因長(zhǎng)期與高濃度燒堿接觸，成分會(huì)發(fā)生一些未知改變。若情況較為嚴(yán)重，焊接點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生大量氣孔(如圖3所示)。出現(xiàn)這種情況時(shí)，無(wú)法通過(guò)打磨和清洗解決，應(yīng)停止焊接，更換新材料。

圖3 310S不銹鋼燒堿管道焊接點(diǎn)處的氣泡Fig.3 Bubbles in welded point of 310S stainless steel caustic soda tube

(8)焊接完成后，進(jìn)行著色探傷檢查，無(wú)缺陷后完成修補(bǔ)。

3 結(jié)語(yǔ)

從310S材料在高溫、高濃度燒堿工況的實(shí)際使用情況看，嚴(yán)格按照焊接施工程序操作，能有效處理310S管道焊縫出現(xiàn)的裂紋滲漏，但僅限于沒(méi)有替換新材料條件下的臨時(shí)修理。如果有備件，應(yīng)更換新的310S材料。310S材料焊接工藝要求較高，對(duì)于舊管焊縫滲漏修復(fù)，如果焊接條件不具備，建議采用貼補(bǔ)的形式，漏點(diǎn)處理的成功率更高。