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概述
干熄焦余热锅炉是焦化厂重点技术改造项目,是一个节能改造项目;锅炉工作压力为,蒸发量75T;由我公司承揽的锅炉主体安装,余热锅炉主要由水冷壁、吊顶管、蒸发器、过热器,省煤器,上升下降管等几部分受热面组成,同时各种受压元件材质多种多样,如:水冷壁、蒸发器、省煤器为20G、过热器为12Cr1MoV,出口主蒸汽管道为15CrMo;其中过热器在安装焊接时焊接位置难度最大;因此需要施工前进行焊接工艺评定及实施焊接作业指导书,严格施工过程控制,保质保量完成锅炉安装任务;确保正常投产;
焊接工艺过程
此次焊接干熄焦余热锅炉受热面,小管DN50以下采用氩弧焊焊接,大管DN50以上采用氩弧焊打底电焊盖面的焊接方法;钨极氩弧焊是采用纯钨或活化钨钍、铈电极,用氩气保护的电弧焊,简称TIG焊,其特点是焊接穿透力强,质量好,外型美观,可以焊接易氧化的有色金属及合金、不锈钢、高温合金以及难溶的活性金属,并且适用于焊接厚度小于6mm的焊件或管道的打底焊;
焊前准备
坡口形式:管材壁厚≤3mm一般开I型坡口,厚度在3~12mm之间的可开V型或Y型坡口,V型坡口角度要求为60°;
焊前清理:焊口焊前必须严格去除金属表面的氧化膜、油脂、和水分等脏物,清理方法因材质不同而有所差异;
焊接材料的选择:一般选用与母材相同成分的焊丝;氩弧焊采用的氩气纯度一般不得低于%,钨极采用铈钨极;
焊接工艺参数选择:手工钨极氩弧焊主要工艺参数有钨极直径,焊接电流,焊接电压,电源种类和极性钨极伸出长度,喷嘴直径和氩气流量等;
焊接电流和钨极直径
焊接电流通常根据焊件材质,厚度,焊接位置选择;钨极直径的选择,根据焊接电流常用如下:
电极直径
焊接电流
交流
直流正接
直流反接
纯钨
钍钨
钨
钍钨
钨
钍钨
65-125
85-160
75-180
100-200
15-25
15-25
80-140
120-210
130-230
170-250
17-30
17-30
150-190
150-250
160-310
225-330
20-35
20-35
电源种类和大小变化时,钨极端面应具有不同的形状;
小电流大电流交流
电弧电压主要由弧长决定,通常近似等于钨极直径,喷嘴直径与氩气流量关系如下:
内径外径
D=dw
下限上限
Q=——喷嘴直径
dw——钨极直径
Q——氩气流量
氩气流量合适时,熔池及熔池周围表面明亮,焊缝外形美观,表面无氧化痕迹;
钨极伸出长度:
焊对接缝时,钨极伸出5—6㎜为宜,焊角焊缝时伸出7—8㎜为宜;
焊丝直径选择:
焊接电流
10-20
20-50
50-100
100-200
焊丝直径
≤
操作方法
施焊方法:左焊法—右焊法,左、右焊法基本相同
右焊法电弧指向已凝固的焊缝,利用减少焊缝中的气孔和夹渣,热量利用率高,特别适合焊缝厚度较大,熔点较高的工件,但影响焊工视线,不利于控制观察熔池,无法在管道上施焊,不易掌握;而左焊法不影响焊工视线,视野不受阻碍,便于观察控制熔池;电弧指向未焊部分,和焊薄件,特别是管子对接的打底焊和盖面,操作简便,易掌握;施工时因条件而易;
引弧与收弧:
引弧有两种,一般采用引弧器引弧,引弧器有高频振荡器和高频脉冲发生器两种,简单说就是钨极与焊件不接触引燃电弧;引弧板放在焊件坡口上,用紫铜板或石墨板做
一种是触极引弧,引弧之前应注意提前5s—10s送气,收弧采用电流自动衰减,以避免形成弧坑,没有该装置时,应改变焊枪角度拉长电弧,加快焊速;
管子封闭焊缝收弧时,多采用稍拉长电弧,重叠焊缝20—40㎜为宜,重叠部分不加或少加焊丝,收弧后应注意延时10s左右停止送气;
填丝
必须等坡口两侧金属熔化后才进行填丝,保证焊丝材质与母材材质相同,焊丝与焊件表面夹角15°左右,敏捷地从熔池前沿点进,随后撤回如此反复填丝要均匀快慢适当;如图:
送丝速度应与焊接速度相适应;对口间隙大于焊丝直径时,焊丝应随电弧横向摆动;
焊接时,焊丝端头应始终处在氩气保护区内,不得将焊丝直接放在电弧下面或抬得过高;
操作时,如钨板和焊丝相碰,发生瞬间短路会造成焊缝污染,应立即停止焊接,用砂轮打磨直至磨出金属光泽,将焊丝头部剪断,钨板重新磨成方口,才允许继续焊接;
接头技术:
接头处要有斜坡不能有死角;
重新引弧位置在原弧坑后面,使焊缝重叠20-30mm重叠处一般不加或少加焊丝;
熔池要贯穿到接头根部,以确保接接头处熔透;
通过上述工艺对受热面进行手工氩弧焊,焊后受热面强度,焊接质量满足安装要求;
焊接缺陷分析
气孔缺陷:
气孔缺陷性质判定,焊缝中的气孔主要有CO气孔N2气孔和H2气孔三类;
CO气孔主要是焊接碳钢时,由于冶金反应产生了大量的CO气体,在金属结晶过程中来不及益出而残留在焊逢内部的气孔,气孔沿金属结晶方向分布,有些象条虫状卧在焊逢内部;
N2气孔是空气中的N2在高温下溶解于焊逢金属内而形成的,多数情况下成堆出现,与蜂窝相似,N2气孔的产生降低了焊逢的塑性和韧性;
H2气孔一般成喇叭口形,主要存在于合金焊缝中,
产生气孔主要原因为:管材含碳量高,易产生CO气孔;喷嘴被焊接飞溅物堵塞或保护气体纯度低,易产生N2气孔;合金管道未焊前预热、焊后热处理,易产生H2气孔;
增加气体保护周期,加速CO气体逸出;
提高保护气体纯度,防止喷嘴堵塞,形成气体保护空间,防止氮气熔入;
合金管道应进行焊后热处理,通过热处理可以消除或减轻影响区出现的脆性与淬硬组织,有利于H2的析出;并且细化晶粒,均匀钢的组织和成分,消除残余内应力和裂纹;
针对产生气孔形状,辨别缺陷形成原因,合理改善施工方法;
未焊透缺陷:
未焊透缺陷主要原因:未按要求开坡口,对口间隙的大小不合理;焊接速度过快,电流偏小;焊枪倾角过大;
针对未焊透缺陷:严格管道对口间隙,合理调节电流;调整施焊速度,正确操作焊枪,解决缺陷;
夹渣缺陷:
夹渣缺陷主要原因:管口氧化物、焊渣,焊丝锈蚀、油污等原因;
解决方法,将焊口两侧用磨光机打磨,直至露出金属光泽;焊丝用砂布清理,露出金属光泽;
干熄焦余热锅炉施工,集中了各种材质管道的焊接,经过对干熄焦余热锅炉的施工过程,锻炼了技术,增长了实际经验;对今后施工压力管道、锅炉起到借鉴作用,同时在施工中也存在不足,需要改进;
由于水平有限,文中定有谬误,恳请专家赐教;