ND钢耐酸钢板烟囱内筒制作焊接工艺重点及分析

许文涛

250100 山东电力工程咨询院有限公司

【摘要】本文对ND钢耐侯耐酸钢板的钢材成分、力学性能、使用条件、耐腐蚀原理进行了分析，并基于分析结果提出了ND钢耐侯耐酸钢板钢烟囱制作的焊接工艺方法。该焊接工艺方法对于ND耐酸钢板钢烟囱制作焊接工艺具有一定现实指导意义和应用价值。

【关键词】ND耐酸钢板；钢烟囱制作；焊接工艺重点分析

1.工程概况

菲律宾项目2×135机组工程中，全部采用钢烟囱，高70米。钢烟囱钢板内筒除顶部7米采用不锈钢外，其余全部采用ND耐酸钢板（09CrCuSb），板厚材质为5mm，焊接横焊缝一级焊缝要求，纵横缝为二级焊缝要求。烟囱内筒纵横焊缝错距大样如图所示：

由于该钢种在菲律宾项目属于首次应用，根据《DL／T868-2004火力发电厂焊接工艺评定规程》要求，要先焊接工艺评定，然后才能进行现场施焊。

2.ND耐酸钢板（09CrCuSb）的钢材成分、力学性能

耐硫酸露点腐蚀用09CrCuSb钢的在中温中浓度硫酸(如70℃、50%H2SO2溶液)中发生钝化,在表面形成1层富含Cu、Cr、Sb等合金元素的薄膜,故具有较高的耐硫酸腐蚀能力。该钢含碳量较低,Cr、Cu和Sb等合金元素补偿了由于碳含量较低可能引起的强度损失。09CrCuSb的化學成分（%）及机械性能参数如下表一所示：

材质 C Si Mn S P Cr Cu Sb δb（MPa） δs（MPa）

09CrCuSb ≤0.12 0.20~

0.40 0.35~

0.65 ≤0.035 ≤0.035 0.7~

1.1 0.25~

0.45 0.04~

0.10 0390~

550 ≥245

其碳当量计算如下：

Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14

=0.12+0.65/6+0.4/24+1.1/5=0.465(%)

由计算结果可知，09CrCuSb的含碳量中等，淬硬倾向较小,焊前无须预热,是一种低焊接裂纹敏感性钢材,具有良好的焊接性能。

3.ND钢耐侯耐酸钢板（09CrCuSb）的焊接工艺评定

2.1 焊接工艺方法以及焊接材料的选用

焊接方法选用手工电弧焊，焊接材料选用具有同种成分的NDS低氢钠型药皮的低合金钢碱性焊条，规格型号为φ2.5。焊接需选用，焊前进行烘干，温度380℃，时间约2h。这种焊条电弧燃烧稳定，药皮可均匀熔化，飞溅小、成型美观，脱渣易清楚，且焊缝具有优异的抗硫酸露点腐蚀性能。为保证焊缝全融透及焊接头性能，便于背清根和减少变形，选用单边 V型坡口，根据现场施焊位置进行了平焊和垂直俯位的手工电弧焊工艺试验，采用对接一种坡口型式，试板材质09CrCuSb。

2.2 焊前准备及坡口形式

为确保焊缝质量，焊件坡口尺寸及型式应符合图样和工艺规定，施焊前须将坡口两侧各50mm范围内的油漆、污物及毛刺等清理干净。在保温筒中按规范要求烘干焊条。

焊缝的坡口形式及焊接次序如下图：

2.3 焊接工艺参数

表二：焊接工艺参数

焊道层次 所用焊条 焊接方法 焊条直径（mm） 焊接电流（A） 焊接电压（V） 焊接速度cm/min

1 09CrCuSb SMAW φ2.5 100-120 20-22 8-15

2 09CrCuSb SMAW φ2.5 110-130 21-23 13-21

2.4 焊接工艺过程控制

焊接过程中要做到如下要求：

a. 按工艺规范严格控制线能量，避免降低焊接接头的力学性能。

b. 定位焊长度与宽度应与材料厚度及焊接位置适宜，焊前将定位焊部位两端磨平。为避免根部焊道与定位焊的连接处出现裂纹，焊至定位焊部位之前用砂轮机将定位焊缝全部磨掉，防止产生未焊透缺陷。

c. 引弧必须在坡口内进行，因为电弧伤及母材表面时会降低该出耐蚀性。焊缝的起点可能会有气孔出现，在焊缝末端可能会有缩孔裂纹，这是焊弧突然熄灭发生收缩引起的。解决办法是磨掉所有的起弧点和收弧点。

2.5焊接完毕后的检查

在稀硫酸腐蚀条件下，焊接接头带有裂纹或未焊透等缺陷时，5mm厚的09CrCuSb钢在1-2个月内就会腐蚀穿透，因此特别注意焊后必须按技术要求对焊缝进行全面检查。检查按照如下要求：

a. 焊缝表面不得有裂纹、气孔、弧坑和夹渣等缺陷，不得保留熔渣和飞溅物。焊接表面不允许咬边，焊缝与母材呈圆滑过渡。

b. 为保证该钢的耐硫酸露点腐蚀性能，不仅要求其具有合格的化学成分，还要保证焊接接头无裂缝、咬边等缺陷，焊接接头必须进行100%探伤检查,符合JB 4730-94Ⅱ级为合格。

2.6 焊接完毕后检验结果

表三：试件检验结果

X射线探伤 弯曲试验 拉伸试验（Mpa） 宏观实验金相

共拍片 结果 面弯 背弯 试件1 试件2 试件1、2

2张 Ⅱ级以上 合格 合格 425，

断母材 405，

断母材 合格

根据实验结果可以看出，所拟定的焊接工艺满足焊缝接头的使用要求，所评定的焊接工艺完全可以应用到现场的施工中。

4.ND耐酸钢板钢烟囱内筒产品焊接工艺重点总结

ND耐酸钢烟囱内筒横焊缝为一级焊缝，要求100%的超声波探伤；纵焊缝为二级焊缝，要求20%的超声波探伤。焊缝要求较高。为保证焊接质量应该做到以下要求：

a. ND耐酸钢板焊接性较好，使用手工电弧焊的焊接方法能够获得符合要求的焊接焊缝;

b. 焊接过程中必须严格按照本文中所述要求，清理定位焊焊点、起弧点和灭弧点焊点；

c. 焊接过程中严格遵守本文所示的焊接工艺要求，控制焊接能量输入；

d. 焊接完毕后，认真进行焊后检查，防止各种表面焊接缺陷（比如裂纹、气孔、弧坑、夹渣、飞溅物等表面缺陷产生，以防影响钢板的耐腐蚀性能。发现表面缺陷要认真处理，以延长设备的使用寿命。

e. 要制定完整的焊接工艺作业指导书，并严格执行，才能保证最终的的焊接质量。

5.参考文献

[1]《钢结构工程施工质量验收规范》.GB50205-2001.

[2] 《建筑钢结构焊接技术规范》.JGJ-181-2002.

[3]罗晓君.耐硫酸露点腐蚀用ND钢板的焊接[J].石油工程建设，2000，（4）：28-30.

[4] 郑文龙 等. 耐硫酸露点用ND钢及其应用.压力容器，1998，（12），36-39.

[5] 浙江临安电焊条厂.CB94-01NDS，电焊标准.

[6] 郑文龙 等. 耐硫酸露点用ND钢性能及其使用情况.压力容器，1997，（14），19-39.