镍钢复合板焊接工法.docVIP

N6/Q235A镍/钢复合板焊接工法 （YJGF113—2004） 中国化学工程第六建设公司 简 逖 王广继 前 言 2004年3月，我公司承接了山东淄博齐鲁20万吨/年离子膜烧碱装置的施工任务。该装置由成都八院设计院设计，采用日本旭化成电解专利技术。其电解工序中碱液中间罐(位号为：V－2200，规格：φ6600×10000，容积：322ｍ3，重约40000kg，底、壁、顶板厚度分别为δ＝3＋12、3＋10、3＋8，常压锥顶罐)其材质为镍/钢复合板（N6/Q235A）。作为一种新型的复合材料，镍/钢复合板（N6/Q235A）具有成本低，耐腐蚀性强等特点，在石油、化工方面有着广阔的应用前景。 由于镍与钢具有不同的焊接特性和不同的物理化学性能，镍/钢复合板在焊接过程中易产生热裂纹及气孔。只有解决了镍/钢复合板的焊接缺陷，该材料才能得到全面的推广与应用。 在齐鲁20万吨/年离子膜烧碱装置V-2200碱液中间槽的焊接制作中，公司经过技术攻关，成功开发出镍/钢复合板焊接技术，解决了镍/钢复合板的焊接难关。经过化工施工技术鉴定委员会鉴定认定：技术先进，属全国同行业先进水平；工艺合理，设备简单，操作方便；焊缝质量优良，提高了工效。本工法被授予公司2004年度工法一等奖，2003－2004年度全国化工施工工法（部级），2003－2004年度土木建筑国家级工法。 一、镍及镍/钢复合板的物理化学性能及焊接特性 镍是在某些介质中耐蚀性非常好的金属材料，例如：镍抗碱类的腐蚀性非常强，对酸性和碱性的有机化合物的抗腐蚀性也非常强，但对亚硫酸、盐酸特别是硝酸的抗腐蚀性能较差。 镍具有高的熔点（1455℃）、一定的强度和高的塑性、良好的加工性能和焊接性能。 镍/钢复合板（N6/Q235A），其基层为Q235A，复层为六号镍（N6），纯度99.5%，其化学成分见表1： 表1 镍/钢复合板（N6/Q235A）化学成分表 化学成分 Cｕ Sｉ Mｎ C Mｇ S P Fｅ Pｂ Bｉ、Sｎ Aｓ Sｂ、Cｄ Zｎ 含量（%） 0.002 0.01 0.002 0.05 0.017 0.005 0.001 0.005 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 镍与钢具有不同的焊接性能，它们具有不同的物理化学性能—热膨胀系数差异大，因此焊后易产生热裂纹。同时两者具有较强的熔合性，焊接时，如果基层的碳过渡到复层中，会降低复层的耐蚀性。因此，如何保证焊后不产生热裂纹，同时确保复层的耐蚀性成为镍/钢复合板焊接的关键。 二、适用范围 本工法是以齐鲁20万吨/年离子膜烧碱装置碱液中间槽罐制作为基础编制的，对于镍/钢复合板（材质为N6/Q235A.B，壁厚在：复合层δ≥3mm，基层δ=5-24mm之间）的对接焊缝和角焊焊缝同样适用。 三、工艺原理 镍/钢复合板是由两种不同材质组成，由于镍与钢具有不同的焊接性能，两者具有无限熔合性；同时，镍与钢具有不同的物理化学性能——热膨胀系数差异大，为防止焊后产生热裂纹，降低复层耐蚀性，复层焊接选用热源集中、温度高、热影响区窄的手工钨极氩弧焊，选择相匹配的焊丝，氩气选用纯度不小于99.99%，基层焊接选择焊条电弧焊，选用与Q235A相应的焊接材料，焊接接头的抗拉强度应不低于基层母材标准规定的抗拉强度的下限值。 焊机选用性能稳定的直流焊机，正极接法。手工钨极氩弧焊是通过焊嘴喷出的氩气将焊件处的空气排除掉，在氩气的保护下，利用焊嘴上钨极与工件之间的电弧热来加热和熔化焊件、焊丝，通过它们的共同熔化，结晶而形成焊缝。根据焊件尺寸，选择适当的焊接工艺，从而获得满意的焊接质量。 四、焊接工艺和操作要点 （一）、镍复合板焊接施工工序流程如图1 原材料验收 原材料验收 下料 坡口加工 表面处理 组对 焊接材料验收 焊丝表面处理 焊接工艺评定 焊工培训、考核 基层焊接 RT探伤合格 焊缝外观检验 过渡层焊接 复层焊接 复层PT探伤 焊缝外观检验 图1 焊接工艺流程图 （二）、焊接施工要求 1、焊接材料的选用 齐鲁20万吨/年离子膜烧碱工程，镍/钢复合板板材为N6/Q235A（3+12），焊接复层时选用进口焊丝，牌号为N48K4H，规格为φ2.0mm，各种化学性能及技术指标与国内N6材质接近，焊接基层Q235A时选用E4303焊条，规格为φ3.2-4.0mm，选用纯度不低于99.99%的氩气保护，钨极选用铈钨，规格为　　φ2.0-3.0mm。 2、焊接工艺评定及焊工考试 施工前因国家行业尚无镍/钢复合板工艺评定规范，参照JB4708-2000中有关规定进行焊接工艺评定，并根据评定结果编制焊接工艺说明书，指导焊工培训，焊工培训考试按国家质监总局颁发的《锅炉压力容器、压力管道焊工考试与管理规