引发剂进料罐的制造工序与难点

谢玉林

（苏州龙峰钛镍设备有限公司）

苏州龙峰钛镍设备有限公司承接了鄂尔多斯煤炭深加工示范项目——年产25 万吨管式高压聚乙烯装置中多台进料罐的制造合同，此种进料罐属夹套形式，内筒体直径较小，且无人孔设计， 另有通过夹套筒体与内筒相焊接的斜插管。在焊接过程中牵涉到低温复合板先焊复层这种与常规复合板焊接顺序相反的焊接工艺，增加了焊接工序的难度，通过努力彻底解决了引发剂进料罐夹套容器的组装顺序、复合钢容器封闭环焊缝单面焊和外伸斜插管角焊缝的焊接工艺，保证了该引发剂进料罐的焊接质量。

1 设计参数及执行标准

引发剂进料罐的主要设计参数见表1， 其结构如图1 所示。

表1 引发剂进料罐主要设计参数

引发剂进料罐的设计、制造和检验按国家标准规范执行， 涉及的标准规范为：GB 150—2011《压力容器》、NB/T 47013—2015 《承压设备无损检测》和TSG 21—2016《固定式压力容器安全技术监察规程》。

2 制造工序

按照图1 所示，引发剂进料罐的制造工序如下：

a.先将内筒的上封头与内筒体进行焊接，焊接完毕后对该环焊缝按照图纸要求进行100%RT检测，符合NB/T 47013.2—2015 Ⅱ级合格，其中上封头上A1、A2 接管是伸至筒体内的接管，提前组焊A1、A2 接管会影响该焊缝即1B 焊缝的RT检测，所以先焊1B 环缝；

b.划线开孔，除 T1、T2 斜插管（如果先组焊了T1、T2 斜插管，夹套将无法与内筒组装）以外的内筒体上所有接管孔，包括内筒下封头上的接管开孔；

c.对以上划线开孔的接管全部组对焊接，采用以往焊接方法（先焊基层，再焊复层）焊接完毕后， 按照图纸要求对接管角焊缝进行100%PT 检测，符合标准NB/T 47013.5—2015Ⅰ级合格；

d.组焊内筒体与下封头即2B 焊缝并进行100%RT 检测， 符合标准 NB/T 47013.2—2015Ⅱ级合格；

图1 引发剂进料罐结构简图

e.由于 GB 150—2011 标准在 11.4.8 条中规定“带夹套容器应先进行内筒耐压试验，合格后再焊夹套，然后再进行夹套内的耐压试验”，因此需对内筒进行第1 次耐压试验， 试验压力3.75MPa， 耐压试验检验除 T1、T2 斜插管孔以外内筒体的纵、环焊缝以及其他接管焊缝的强度与泄漏性，合格后放水用压缩风吹干内部；

f.对T1、T2 斜插管划线开孔并进行预组装，检查斜插管的组对间隙和倾斜角度；

g.首先组装夹套与内筒体， 然后组装焊接T1、T2 斜插 管 ， 对 T1、T2 斜插管 角 焊 缝 进 行100%PT 检测， 符合标准 NB/T 47013.5—2015Ⅰ级合格， 最后对夹套上的其他附件进行组装焊接；

h.对整个设备的尺寸、表面质量、接管方位及附件等项目进行总体检验，合格；

i.内筒体进行第2 次耐压试验， 试验压力3.75MPa， 主要检验 T1、T2 斜插管角焊缝以及其他焊缝的强度与泄漏性，合格后放水用压缩风再次吹干内部；

j.夹套容器进行耐压试验， 试验压力1.25MPa， 检验夹套容器上所有焊缝的强度与泄漏性。

3 制造难点

由于该引发剂进料罐的结构相对较小，无人孔设计，所以内筒的最后一道环焊缝和斜插管的焊接必须是单面焊，但由于内筒体材料为低温钢复合板（S31603+09MnNiDR）,这与通常焊接复合板的顺序恰好相反，需先焊复层，再焊过渡层与基层。 另外，焊接复合板要注意3 个方面的问题：

a.因稀释率与结晶区间的影响，焊缝容易产生结晶裂纹；

b.因操作规程与填充材料的影响，焊缝热影响区容易产生液化裂纹；

c.碳迁移等因素容易造成熔合区脆化。

根据以上特点，笔者决定通过制定完善的内筒体与下封头封闭环焊缝（2B）的焊接工艺和T1、T2 斜插管的焊接工艺来保证引发剂进料罐的焊接质量。

3.1 内筒体与下封头封闭环焊缝（2B）的焊接工艺

由于内筒内部复层不锈钢用钨极氩弧焊焊接时背面无法进行有效的气体保护，经与设计人员沟通增加了衬环的设计，这样就解决了不锈钢焊接的背面保护问题。 2B 焊缝坡口如图2 所示，焊接过渡层时，必须选用含铬、镍较多的焊接材料，保证焊缝金属含一定量的铁素体组织，以提高抗裂性，使之即使受到基层的稀释，也不会产生马氏体淬硬组织，所以选用了A042 焊条，基层的焊材选择要符合设计所需的力学性能和低温冲击韧性， 所以基层选择了A042 与W707 两种性能完全不同的焊材进行焊接工艺评定。

图2 2B 焊缝坡口设计图样

内筒体与下封头封闭环焊缝（2B）的焊接工艺评定数据见表2。

表2 焊接工艺评定报告数据

由表2 可以看出： 用A042 奥氏体焊条焊接基层可保证焊接性能的优良性； 选择W707 低温焊条焊接基层时，由于焊缝脆化导致弯曲试件在复合板结合部位开裂，并且焊缝热影响区韧性降级而不合格。

3.2 T1、T2 斜插管的焊接工艺

T1、T2 斜插管材料为 S31603， 与筒体材料S31603+09MnNiDR 焊接，T1、T2 斜插管也是一个单面焊，为了确保T1、T2 斜插管复层具有良好的耐腐蚀层， 首先在低温钢的坡口表面用A042 焊条堆焊了一层厚度3mm 的不锈钢层， 对堆焊层焊缝进行 100%PT 检测， 符合标准 NB/T 47013.5—2015Ⅰ级合格，有堆焊层可以避免由于熔入过多基层而出现复层耐腐蚀不良的现象。 同样，由于接管背面无法氩气保护、斜插管焊接角度的影响和氩弧焊电弧难以伸到接管坡口底部的原因，选择用焊条电弧焊进行打底焊接，焊条牌号 A042， 规格 φ3.2mm， 填充盖面用 A042 焊条，规格φ4.0mm，由于斜插管的角度使焊接操作难度增加， 经与设计人员沟通将套管规格由φ273mm×12mm 变更为长圆孔的套管形式 （图3）， 这样就解决了焊接保护与焊接操作难的问题，继而保证了斜插管角焊缝的焊接质量。

图3 套管设计变更图样

4 结束语

通过对多台此类设备的制造，成功解决了这种筒体直径较小、无人孔设计的夹套容器所带来的制造工序方面的难题和复合钢板先焊复层所带来的一系列焊接中的难点。 同时，优化了套管和2B 焊缝坡口的结构， 满足了设备制造相关标准的各项要求，为今后此类设备的制造与检验提供了一条可借鉴经验。