广东石化炼化延迟焦化装置NM550耐磨钢板焊接技术总结.pdf

rquipment&Installation装置与安装广东石化炼化延迟焦化装置NM550耐磨钢板焊接技术总结张学云闫亭亭刘鑫磊中国化学工程第七建设有限公司四川成都6 10 0 0摘要为了解决耐磨钢板在焊接及加工过程中的开裂问题，通过使用低组配焊接材料，在下料及焊接过程中恒温加热，焊接完成后保温缓冷等创新型方法，最终解决了耐磨钢板开裂问题。实践证明，该方法焊接质量较高，具有良好的经济效益。关键词耐磨钢板溜焦槽低组配焊接材料恒温加热保温缓冷中图分类号TE682,TG47文献标志码B文章编号16 7 2-9 3 2 3(2 0 2 3)0 7-0 0 7 9-0 3广东石化炼化一体化项目是中国石油集团贯彻国家能源安全战略、实现炼化业务转型升级的战略工程，也是构建广东省对外开放新格局、推动粤东地区经济发展的重点工程。其3 0 0 万t/a延迟焦化装置由焦化部分（含冷焦水处理）、吸收稳定部分、干气液化气精制部分、石油焦密闭处理部分及公用工程部分组成。其中，焦化部分、吸收稳定部分采用美国FOSTERWHEELER公司的SYDEC(Selective Yield Delayed Coking)工艺技术。焦化部分溜焦槽设计为NM550耐磨钢板材质，自破碎机下口延伸至石油焦脱水仓。1耐磨钢板应用的背景及优势1.1背景石油焦是原油经蒸馏将轻重质油分离后，重质油再经热裂转化而成的产品，从外观上看，焦炭为形状不规则、大小不一的黑色块状(或颗粒），有金属光泽。焦炭的颗粒具多孔隙结构，主要元素组成为碳(8 0%以上),含氢1.5%8%,其余为氧、氮、硫和金属元素。按石油焦外观形态及性能的不同，可分为海绵状焦、蜂窝状焦和针状焦3 种。其中海绵状焦外观类似海绵，杂质含量较多，内部含有许多小孔，空隙间焦壁很薄，不适合作为生产炭材料的原料；蜂窝状焦内部小孔分布比较均匀,有明显的蜂窝结构,具有较好的物理性能和力学性能，此类石油焦可以作为普通功率石墨电极、预焙阳极和电炭制品生产用的原料；针状焦外表有明显条纹，焦块内部的孔隙呈细长椭圆形定向排列,破碎后为细长颗粒，可作为生产高功率和超高功率石墨电极的原料。在石油焦自破碎机破损后输送至脱水仓的过充中，由于温度较高、粘度较大，极易在溜焦槽运输部位阻塞或磨损损耗，因此一种新型耐磨钢板材料应运而生。1.2耐磨钢板的优势及先进性NM550是高强度耐磨钢板,具有较高的耐磨性能和较好的冲击韧性，被广泛应用于冶金、机械、矿山等行业。其布氏硬度值达到5 5 0(HBW），主要是在需要耐磨的场合或部位提供保护，延长设备使用寿命，减少维修带来的检修和停机，相应减少资金的投入。石油化工建设 2 0 2 3.0 7 7 9 Erquioment&lnstalation装置与安装但此钢种合金成分较高、碳当量较大，在切割、焊接过程中具有明显的冷裂纹倾向，焊接性能较差。为了保证此钢种的结构使用性能,达到耐磨板强度、韧性、耐磨性的统一，以下就广东石化炼化一体化项目二联合3 0 0 万t/a延迟焦化装置的溜焦槽耐磨钢板安装及焊接过程中的重难点进行深入研究总结。2溜焦槽耐磨钢板焊接前期准备2.1现场安装主要工作量溜焦槽耐磨钢板厚度分为10 mm及2 0 mm两种，为半圆仓形状。为方便现场安装，减少现场拼接焊道数量，要求厂家沿断面方向分两段制作发运至现场（即两段拼接为一个半圆仓），纵向方向长度可取2.0 3.0 m。半成品运达现场后，中国化学工程第七建设有限公司负责组对焊接剩余焊道，施焊长度约15 8 1m。图1为溜焦槽耐磨钢板分段图。2.2现场焊接存在的主要困难耐磨钢板具有复杂的合金成分系统，在热切割过程中由于断面组织的改变极易导致延迟裂纹的产生。由材料化学成分及力学性能可知,NM550属于低合金高强度耐磨板，具有较高的机械强度，但相对于常用钢材（例如Q345B），其碳当量较大，CEV=0.65%，具有明显的冷裂纹倾向。如果焊材的选用原则遵循等强匹配，焊缝容易出现焊缝根部超强，局部脆硬而韧性不足及热影响区脆化，在焊接过程中焊缝容易产生裂纹。同样因为合金成分较为特殊，焊接过程中极易造成局部焊接应力过大，焊接应力无法消除的情况，对焊缝质量带来隐患。福5 0.5 06=8W-3耐磨钢板焊接过程控制3.1耐磨钢板下料及坡口加工预防耐磨钢板产生切割裂纹最有效的方法是在切割前进行预热，预热温度高低主要取决于钢板质量等级和板厚，可采用火焰烧枪、电加热等预热方法。为确定钢板预热效果，应在靠近加热点5 cm以外位置检测预热温度。另外，低速切割也是避免切割裂纹的有效方法。对于耐磨板的切割，现场采用电加热片加热，切割前预热温度达到100左右为宜；并按钢板的厚度及等级选用合适的切割速度，例如2 0 mm钢板，切割速度以2 0 0 cm/min为宜。现场拼接位置需按要求开设坡口，坡口组对间隙为2mm，坡脚为45.0,10 mm/20mm厚耐磨钢板钝边=2mm/4mm。图2 为耐磨钢板坡口加工图。4520mm厚耐磨钢板坡口图10mm厚耐磨钢板坡口图图2 耐磨钢板坡口加工图3.2耐磨钢板焊接焊材选用HM550耐磨钢板具有明显的冷裂纹倾向，如果焊材的选用原则遵循等强匹配，焊缝容易出现焊缝根部超强，局部脆硬而韧性不足及热影响区脆化。为了保证焊缝在使用过程中的强度、韧性要求，项目部选用D276耐磨堆焊用焊材连接耐磨板的基体部分，来提高焊缝韧性，降低焊缝淬硬性，同时满足强度要求。3.3耐磨钢板焊接注意事项3.3.1焊前预热由于耐磨钢板材质特殊性，合金成分含量较高，极易1050十100R=800400R=800左侧段6=20mm0=10mm厚耐磨钢板CV-01/021说明第5 条1YM-300800150080 油化工建 2 0 2.7 400右侧段160125叉含座16 0 12 5160125400400丰2-2图1溜焦槽耐磨钢板分段图6012420￥16 0 12 516012581601250048010054208003001500rquipment&Installation装置与安装在焊接过程中产生焊接应力。为避免此类情况发生，要求表3 二级、三级焊缝外观质量标准焊接前及焊接过程中一直保持10 0 15 0 伴热温度。项目3.3.2.焊接线能量控制缺陷类型未焊满（指不0.2+0.02t,且1.0表1和表2 分别为10 mm和2 0 mm厚耐磨钢板焊接足设计要求）工艺参数。焊接时采用窄道，多层多道焊焊接方法，层间根部收缩温度控制在15 0 2 5 0。表110 mm厚耐磨钢板焊接工艺参数焊接焊条焊条电流道数方法牌号规格3SMAWD276表2 2 0 mm厚耐磨钢板焊接工艺参数焊接焊条焊条电流道数规格方法牌号6SMAWD2763.3.3焊后保温缓冷参考相关标准规范要求该材质钢板焊接完成后不需进行焊后热处理，但需使用保温棉覆盖焊缝，使之达到缓慢冷却的要求。由于前期施工作业人员对保温缓冷要求理解不到位，该焊缝仅部分焊接完成，未注意保温缓冷要求，导致焊缝开裂。详见图3 图4。图3 耐磨钢板正常焊缝3.3.4焊后无损检测要求首先焊接应满足GB50205及其他现行焊接技术规范的相关要求，耐磨钢板焊缝应满足二级焊缝的要求，不得有超出允许偏差的缺陷，具体外观检测应满足表3 中要求。其中二级焊缝需按焊缝长度2 0%进行超声检测,其合格等级不得低于表4中B级检测中的级要求。现场施工焊缝总长15 8 1m，超声检测焊缝长度3 5 2 m，一次检测焊缝长度3 5 0.5 m，合格率为9 9.5%4结语采用低组配焊接材料，在下料及焊接过程中恒温加mm允许偏差二级0.2+0.04t,且2.0每10 0.0 焊缝内缺陷总长2 5.00.2+0.02t,且1.0长度不限0.05t,且0.5；连续长咬边度10 0.0，且焊缝两侧咬边电压焊接速度/A/cmmin-13.21501802226电压焊接速度/A/V3.21501802226图4耐磨钢板焊缝局部开裂三级0.2+0.04t,且2.00.1t且1.0,长度不限总长 10%焊缝全长1214弧坑裂纹电弧擦伤缺口深度0.0 5 t，且0.5/cmmin-1接头不良1214表面夹渣表面气孔注：表内t为连接处较薄的板厚。表4超声波检测缺欠等级评定检验等级评定A等级3.5502t/2;最小8 mm3t/4;最小8 mm川t；最小16 mmIV热，并在焊接完成后进行保温缓冷等先进工艺，基本上解决了高强度耐磨钢板焊接开裂问题，大大缩短了施工工期，降低了施工成本，保证了焊接质量，广东石化炼化一体化项目中3 0 0 万t/a延迟焦化装置溜焦槽耐磨钢板焊接施工任务顺利完成。参考文献1工程机械用高强度耐磨钢板，GBT24186-2009.2】钢结构工程施工质量验收标准，GB50205-2020.3钢结构焊接规范，GB50661-2011.4焊接材料质量管理规程,JB/T3223-2017.允许存在个别长度 5.0 的弧坑裂纹一允许存在个别电弧擦伤缺口深度0.1t,且 1.0每10 0 0.0 焊缝不应超过1处深 0.2 t长 0.5 t,且120.0每5 0.0 焊缝长度内允许直径 0.4t，且 3.0 的气孔2一个，孔距6 倍孔径BC板厚（t)/mm3.5150t/3;最小6 mm最大40 mm2t/3;最小8 mm最大7 0 mm3t/4;最小12 mm最大9 0 mm超过川级者(收稿日期:2 0 2 3-0 5-2 7)3.5150t/3;最小6 mm最大40 mm2t/3最小8 mm最大5 0 mm3t/4;最小12 mm最大7 5 mm石 油化工建设 2 0 2 3.7 8 1