[发明专利]换热器堆焊管板与T91换热管的焊接方法

说明书

本发明所述换热器堆焊管板与T91换热管的焊接方法，提出一种新的T91钢换热管与管板的焊接技术，以期有效地控制冷、热裂纹的产生，同时实现焊缝与母材的力学性能、耐腐蚀性能得以优化的设计目的。焊接方法包括有以下阶段，(1)坡口加工；(2)焊前预热，同时对管板与换热管进行整体式预热，预热温度在110至130℃之间；(3)角接头焊接,进行两遍填丝焊；(4)焊后热处理，温度升至330‑360℃，保温1小时；再升至720‑760℃，保温1小时。

技术领域

本发明涉及一种应用于甲醇－反应气换热器的管板与T91钢管的焊接方法，具体地是15CrMo锻件与S32168不锈钢堆焊的管板与T91换热管进行角接头焊接的工艺，属于钢材焊接领域。

背景技术

目前工业制造中所使用的甲醇－反应气换热器，其管板材质通常为15CrMoIII锻件堆焊S32168不锈钢，其换热管的材质通常选用T91无缝钢管。

T91无缝钢管，因其具有耐高温、耐腐蚀及硬度高的特点被广泛应用于锅炉，近几年更是广泛地应用于DMTO化工装置的甲醇－反应气换热器。换热器是整个DMTO化工装置的关键设备，因其价格高昴一般没有备用设备。一旦出现泄漏事故，就会造成整个DMTO化工装置不能运行、且维修相当因难。所以上述管板与换热管的焊接质量必须得以可靠保证。

管板与换热管的焊接，涉及三种材质的焊接，其中尤以T91换热管的焊接性能最差。T91钢管由于其合金元素种类多，总含量达10％左右，具有相当高的空淬特性，焊接性能的主要问题环节是冷裂纹敏感性较强，以及一定的热裂纹倾向。同时也不可忽视其接头性能的弱化(焊缝区韧性恶化和热影响区的软化)。

如公开以下方案的在先申请，申请号CN201710383908.9，名称是一种T91钢焊接工艺，其主要过程包括焊前准备的步骤、焊前预热的步骤、采用手工钨极氩弧焊进行焊接的步骤和焊后热处理的步骤。在所述焊前准备步骤中，包括设置管道内充氩装置的分步骤；在所述采用手工钨极氩弧焊进行焊接的步骤中，包括向管道内充入氩气对焊缝背面进行充氩保护的分步骤。

上述在先申请，并不能解决以上焊接性能的问题，即其主要缺陷仍是无法克服与有效抑制冷、热裂纹的产生。对于保持焊缝与母材的力学性能和耐腐蚀性能，缺少针对性的技术手段。

合理的焊接工艺是控制与改善T91钢材焊接性能的重要途径，有鉴于此，特提出本专利申请。

发明内容

本发明所述换热器堆焊管板与T91换热管的焊接方法，在于解决上述现有技术存在的问题而提出一种新的T91钢换热管与管板的焊接技术，以期有效地控制冷、热裂纹的产生，同时实现焊缝与母材的力学性能、耐腐蚀性能得以优化的设计目的。

为实现上述目的，所述焊接方法是由15CrMo锻件与S32168不锈钢堆焊形成的管板与T91换热管进行角接头焊接。

焊接方法包括有以下阶段：

(1)坡口加工

采用数控钻床加工坡口，并在焊前用丙酮或酒精进行擦洗以保持坡口表面的清洁；

(1)焊前预热

同时对管板与换热管进行整体式预热，预热温度在110至130℃之间；

(2)角接头焊接

选用镍基合金ERNiCr-3氩弧焊焊丝，直径进行两遍填丝焊；

焊接过程中，采取分区域拆除预热保温措施的方式；每个区域焊接前用红外线测温仪监控焊缝温度，每个区域焊接完成后立即进行300-350℃、2小时的消氢处理；全部焊完第一遍、且消氢完成后进行渗透检测，合格后按同样方式进行第二遍焊接；