煤制天然气项目中复合钢压力容器的焊接工艺应用.docx

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煤制天然气项目中

复合钢压力容器的焊接工艺应用

WeldimgProcessofCompositeSteelPressureVesselinCoalGasProject

文/孙松召张鹏张法稳2周国华3(1-扬州凯芬机械有限公司；2-浙江诚泰化工机械有限公司；3-江苏省特种设备安全监督检验研究院扬州分院)

摘要：本文简要介绍了复合板的材料特性，对材料进行了焊接性分析，详细描述了焊接工艺评定试验的实施过程和结果，确认焊接工艺的可行性，使复合板产品焊接质量得到了保证。

关键词：煤制气；S22053;复合板；焊接工艺

1前言

煤制气采用碎煤加压气化技术将褐煤进行气化，再经变换、低温甲醇洗、甲烷化等主要单元，最终制成合成天然气(SNG),供城市使用。我国的资源现状是多煤少油缺气，发展煤制气具有较好的经济性，因此煤制气具有一定的发展空间。通过国家的严格控制，部分地区建立了一批示范项目。某公司订购一台Ⅲ效加热器，用于煤制天然气项目浓盐水处理及蒸发，主体采用S22053/Q345R复合钢板，壁厚13mm,I类压力容器，结构简图如图1所示，基本设计参数如表1所示。

2主体材料焊接性分析

S22053双相不锈钢在各种酸、盐环境下，相比304/316系列不锈钢具有更好的耐腐蚀性能。因为该钢种化学成分中均含有Cr、Ni、Mo、N等

元素，且铁素体和奥氏体各占50%,耐点蚀当量较高，具有较好的抗点蚀能力。与纯奥氏体不作者简介：孙松召(1982-),男，工程师，质量总监，从事质量管理工作。

锈钢相比具有较低的热裂倾向，与纯铁素体不锈钢相比具有较低的焊后脆化倾向，而且热影

图1产品结构示意图

表1基本设计参数

壳程

管程

设计压力/MPa

0.2/FV

0.4

最高工作压力/MPa

-0.07/0.2(最高)

0.18/0.4(最高)

设计温度/℃

90

65

容积/m3

10.6

20.1

工作介质

蒸汽/冷凝水

浓盐水

焊接接头系数

0.85

1.0

水压试验压力/MPa

0.5(0.5/0.66)

0.66(0.5/0.66)

绝热厚度/mm

60(离心高温玻璃棉)

60(离心高温玻璃棉)

主体材料及规格

Q345R;δ=16mm

22053/Q345R;δ=3/10mm

设备总长/mm

16167

设备净重/kg

26500

现代焊接2015年第9期总第153期J-53

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响区铁素体粗化程度也较低，故焊接性较好。但是由于双相钢两相比例受到焊接热循环温度的影响较大，以及存在较大比例铁素体容易产生脆化倾向的因素，在焊接作业时，注意通过控制焊接参数控制焊接热输入，尽量采用小规范焊接参数焊接，防止热影响区晶粒粗化和单相铁素体化。

Q345R是普通低合金钢，是锅炉压力容器专用钢，锅炉压力容器的常用材料。它的强度较高、塑性韧性良好。常见交货状态为热轧或正火，是我国目前用途最普遍的压力容器专用钢材，具有良好的综合力学性能和工艺性能，属低合金高强度钢。磷、硫含量略低于普通16Mn钢，除抗拉强度、延伸率要求比普通16Mn钢有所提高外，还要求保证冲击韧性。

根据GB713-2008《锅炉和压力容器用钢板》中化学成分含量来计算Q345R的碳当量：Q345R的碳当量CE(%)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)5+(Ni+Cu)/15=(0.1+1.4/6)%=0.33%,从碳当量计算结果，Q345R的焊接性良好。

图2坡口示意图

表2焊接工艺参数

焊道/焊层

焊接方法

填充材料

焊接电流

电弧电压

(V)

焊接速度(cm/min)

牌号

规格(mm)

极性

电流(A)

基层反1

SMAW

J507

Φ3.2

反接

110

24

12

基层反2

SMAW

J507

Φ4

反接

160

26

12

基层反3

SAW

H10Mn2;HJ431

Φ4

反接

480

35

27m/h

基层正1

SMAW

J507

Φ4

反接

160

26

12

过渡层正1

SMAW

22.9.3.LB

Φ4

反接

150

26

12

覆层正1

GTAW

22.8.3.L

Φ2

正接

130

18

8

3焊接工艺评定试验实施

3.1焊接工艺评定试验：按照压力容器焊接工艺评定标准要求，进行了焊接工艺评定试验，以验证焊接工艺的适用性。选取13mm厚度复合钢板进行焊接工艺评定试验，查阅相关技术文献，焊接方法和焊接材料按照如下注意事项选取：

(1)基层焊接材料选用与基层低合金钢Q345R相匹配的焊接材料，采用焊条电弧焊，使用E5015焊条；基层反面盖面焊道采用