摘要：本项目为非标产品除尘脱硫塔的制作、安装，其材质为超低碳不锈钢一316L，塔内为酸性介质，因此对焊缝抗腐蚀要求较高。为严禁渗碳现象发生，施工过程对工艺选择及防护要求非常严格。为此文中对焊工、焊接方法选择，施工工具和场地选择都提出了严格要求。此设备薄壁，主体部分壳体仅吕=3mm，直径最大处甲二2.sm，相对高度约为16m，焊接施工过程中要防止变形，装配过程施工难度较大，反变形的控制也是文中的亮点之一。为保证焊缝耐腐蚀性能，必须在焊缝施焊完毕后较短时间内酸洗钝化以保证焊缝表面耐腐蚀性。本论文从焊接准备、焊接施工工艺、焊接检验及安全防护四方面详述了除尘脱硫塔的高质量的焊接制作过程要求。
关键词:含硫废气防渗碳手工电弧焊变形小电流分段焊退焊法
1项目背景(前言)
本项目为北京隆生精英环保设备有限公司总包除尘脱硫塔的制作、安装。其除尘脱硫塔为非标产品。设备主体采用的材料为超低碳不锈钢一316L。设备运行时内部介质为含硫的废气，通过喷水与废气反应生成酸，来减少废气对空气的污染，因此设备抗腐蚀性要求较高。为防止晶间腐蚀，对施工过程的工艺选择及防护要求非常严格，严禁渗碳现象发生。此外该设备主体部分壳体仅各=3~、直径最大处甲=2.8m，相对高度约为16m，因此焊接施工过程中要防止变形，装配过程施工难度较大。
项目开工初期由工艺责任师组织技术人员熟悉图纸，在自审的基础上召集设计单位共同会审图纸研究制造方案，并最终确认达成双方认可的制造工艺流程和方案。本方案是在熟悉图纸了解设计施工要求的基础上编制而成。
2焊接施工方案
本焊接施工方案对焊接准备、焊接施工工艺、焊接检验及安全防护四方面提出了要求。技术要求按照国家现行规范《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》编制。现场焊接施工遵照此方案执行。
2.1焊前准备
a、焊接人员准备
由经过考试合格的焊工持证上岗，焊工操作证上合格项应与设备要求相适应。
b、焊接材料准备
(l)母材
本工程主体部分所用的钢材材质为316L，使用前必须经过材料复验，确保所用材料化学成分符合标准要求，以保证其抗腐蚀性。不锈钢材料、半成品及外协、外购件均应存放在橡胶皮或木板上，并防止其表面被划伤和铁离子污染。所有不锈钢材料在采购、运输、制作、安装过程中采用支撑，木板隔离、专用操作平台，专用夹具等方式，全程杜绝和碳钢材料接触。
(2)焊条
根据设计文件规定:不锈钢316L，采用焊条为A022，甲2.5一甲3.2;不锈钢304部分所采用的焊条为A132，甲3.2，所有焊材必须具有制造厂的质量证明书，其质量不得低于国家现行标准的规定。
不锈钢焊条使用前必须进行150℃持续保温1小时烘干，并在施工过程中放置在通电的保温桶内保持干燥。
c、施工场地准备
制作前搭设制作平台，平台上铺橡胶皮或其他防护材料;卷板机压滚表面应套上橡胶皮;吊装用具及装、卡具专门为本次工程焊接了不锈钢垫板;施工人员也采购了专门的橡胶底劳保用鞋，杜绝了不锈钢与碳钢之间直接接触渗碳。
.2.2排版下料
严格按照排版图进行，下料应采用剪板机。下料后的余料及时进行标记移植。
为避免应力集中，筒节与筒节组对时相邻纵向焊缝间的距离不应小于100mm;同一筒节上相邻纵缝间的距离不应小于Zoomm。下料尽量避免热加工，为防止后续工作造成变形叠加，我公司采用变形最小的机械加工方法—剪板机进行。
2.3坡口加工
坡口的形式和尺寸应符合设计文件的规定，母材感3mm时可不开坡口或开V型坡口单边角度300+2.50，钝边应为0一l二omm。
坡口加工宜采用机械方法，也可采用等离子弧切割。在采用等离子弧加工后，必须除去坡口表面的熔渣、飞溅物及影响接头质量的表面层，并将凹凸不平处打磨平整。
2.4施工工艺要求
2.4.1焊接工艺参数选择
应首先参考焊接工艺评定报告，然后根据现场实际条件和施工质量控制要求等编制出针对本次设备制作的焊接工艺卡。不锈钢316L部分施工为防止过热渗碳，要求小电流、不摆动、短电弧、快速焊。焊接电流为:甲2.5焊条60-80A、帕.2焊条80一110A，立焊、横焊及仰焊时需要的电流应适当更小，焊接电流选用直流电源。
注:焊接工艺之所以选择手工电弧焊，而不选择目前应用较多焊缝质量容易控制的钨极氨弧焊，是因为氢弧焊焊接线能量较高，容易引起晶粒长大而渗碳，因此为保证焊缝耐腐蚀性考虑选用手工电弧焊。
罐体焊缝采用双面焊，内外各一遍，先焊外侧焊缝后焊内侧焊缝。应控制较低的层间温度(不超过100℃)，必要时采用水冷降温。焊缝清根不得采用碳弧气刨，可采用砂轮打磨或机械清理。
2:4.2焊前组对和点固
焊件组对前应将坡口及其内外两侧表面不小于10~范围内的油、垢漆切削液等有害物清理干净，且不得有裂纹、夹层等缺陷。组对时内壁应齐平，内壁错边量不宜超过板厚度的1/4。不锈钢焊件在坡口两侧各100~范围内，在施焊前应涂上白噩涂料防止焊接飞溅物站污焊件表面引起渗碳。
定位点固焊缝的大小、长度、厚度和间距应能保证焊缝在正式焊接过程中不致开裂。焊接定位焊缝时，采用与焊道相同的焊接材料和焊接工艺，由同一焊工施焊，定位焊缝的两端应保证圆滑过渡。
2.4.3焊接工艺
焊件组对点固后应尽快焊接，以防长时间放置变形或定位焊缝被氧化或破坏。并且正式施焊前应对定位焊缝进行检查，如有缺陷处理后方可进行。
引弧应在坡口内正式起焊点后或引弧板上进行，严禁在坡口外的母材表面引弧和试验电流，并防止电弧擦伤母材。电弧引燃并稳定燃烧后方可移到起焊点正式开始焊接。应注意起弧和收弧处的质量，收弧时填满弧坑。
焊接时把钢板平铺在制作平台上或把卷好的钢板放在转胎或支座上，使卷好的钢板在焊接时能容易的绕其轴线转动，以便选择方便施焊的焊接位置。此时可以选择平焊也可选择立焊位置，采用间隔分段、顺序焊接。
为保证焊缝防腐蚀效果，与常规容器焊接顺序相反，本设备内层最后焊接，焊接时人在设备内部，尽量选择平焊位置以保证焊接质量。层间接头应错开。
2.4.4焊接操作要点
要严格控制引起腐蚀的一切因素，焊接过程中必须控制以下几点:
a、施焊前坡口处必须清理干净，禁止油脂污染防止焊接时引起气孔和渗碳，必要时可用丙酮擦拭清理。
b、避免飞溅和在坡口以外的部位引弧;
c、焊缝表面要求光洁，彻底清除残渣;
d、焊缝根部接触腐蚀介质时不宜余留垫板或锁边，要保证焊透;e、避免层间温度过高，必要时可采用水冷。环境温度小于0℃时应采取取暖措施防止产生焊后裂纹。雨雪或风速)10毗天气室外焊接，应有遮风挡雨雪的措施，否则不得施焊。环境湿度)90%时应禁止施焊。
2.5焊接变形控制
首先，如前所述尽量采用小电流、短电弧、窄焊道、快速焊工艺，减少热输人，控制层间温度。
其次采用合理的施焊顺序，将连续焊分成分段焊，并适当的改变焊接方向，推荐采用退焊法和跳焊法。但是采用分段焊后，由于接头增多，应注意焊缝接头的质量。
或者根据施工中已经发生的变形规律，采用反变形法。在装配时，提前留出变形的量，以弥补焊接后的变形。
另外，如果焊缝装配间隙过大，坡口角度过大，焊缝金属填充量过大均会增加焊后的变形量，施工过程中应予以考虑。
对于已经发生的变形可采用机械方法，加热矫正，但不得采用铁锤敲击可用橡皮褪或木褪敲击，加热可采用电阻丝加热，不得采用碳弧火焰加热，以防渗碳。
2.6‘焊接检验
2.6.1焊接过程检验、
焊接过程中，技术人员应对坡口加工清理、焊条烘干情况、焊接参数选择、焊缝层间质量、现场施工环境进行检查，确认符合规范和本施工方案要求。
2.6.2焊缝质量检验
2.6.2.1焊缝外观检查
焊缝应在焊完后立即清理干净焊缝表面，然后经焊缝外观检查。焊缝表面不得有裂纹、气孔、夹渣和熔合性飞溅。焊缝质量评定级别:对接焊缝按CS，角焊缝按CK，尺寸公差等级按C级，形位公差等级按G级。
角焊缝的焊角高应符合设计规定，其外形应平缓过渡，表面不得有裂纹、气孔、夹渣等缺陷，咬肉深度不得大于0.5毫米。焊缝形状、尺寸、外观质量应符合设计图样和国家现行规范《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》的规定。
2.7酸洗钝化处理
经检验合格，设备吹扫干净清洗合格后应根据设计规定对焊缝及其附近表面进行酸洗钝化处理。目前常用的酸洗钝化方法是用钝化膏。在焊缝及其附近均匀涂抹钝化膏，约15分钟后用清水冲洗干净。现场钝化时间可根据现场温度及环境条件灵活掌握钝化时间。
2.8焊接安全防护
焊工应是经过安全教育和安全技术培训，考核合格后取得安全操作证的。进人施工现场前应经过针对该工程的安全技术培训。了解工程安全特点及防护措施。
施工现场配备灭火器，防止爆炸、火灾、触电等突发性安全事故。工人使用完好的焊接工具，使用有防护玻璃的面罩，穿长袖工作服，戴手套。引弧时，焊工应注意周围工人避免强烈弧光伤害他人。清渣时注意防止热渣壳烫伤面部、身上。上身衣服不得扎进腰带。焊接场所保持通风，防止焊接时放出的有害气体影响工人健康。
所有焊接设备机壳必须接地。电焊钳、焊接电缆应有可靠的绝缘，焊工宜穿干燥的工作服和绝缘鞋。风雨天气应停止露天作业，必要时搭帐篷。焊工不得不在焊件上工作的情况下应保证焊工与工件的绝缘。
3项目实施效果
施工人员严格按本施工方案进行了施工，有效避免了焊接过程中容易出现的渗透、变形、焊缝应力集中等常见问题。最后工程一次交验合格。经过一年的保修期质量跟踪验证，焊缝耐腐蚀性能良好，设备运行良好。
参考文献
「1」《金属材料熔焊工艺》西北工业大学出版社贺运佳主编
「2」《焊接理论及工艺基础》北京航空航天大学出版社邹茉莲主编
「3」《焊接概论》山东工业大学薛迪甘主编
「4」《钢制压力容器焊接工艺评定》JB47OS-2000
316L不锈钢焊接施工技术方案
王德峰
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