[发明专利]用于大直径容器纵、环缝的坡口及焊接方法

说明书

用于大直径容器纵、环缝的坡口及焊接方法。现有的大直径厚壁347H类压力容器在高温、高Cl^‑环境下运行过程中产生裂纹的现象。本发明为双侧U型坡口，焊接在容器内、外两侧，两侧的U型坡口之间留有坡口间隙，在所述的容器筒体内部加工凹槽并在所述的凹槽内堆焊；所述的U型坡口为两侧为不等厚结构，深U型坡口一侧的深度为容器壁厚的0.6‑0.7倍。本发明用于大直径容器纵、环缝的坡口及焊接方法。

技术领域

本发明涉及一种用于大直径容器纵、环缝的坡口及焊接方法。

背景技术

当大直径厚壁压力容器工作温度大于525℃，且容器内介质具有较高浓度Cl^-时。通过许用应力计算及使用介质等方面的考量，一般选用镍基（INCONEL 600或INCONEL 800等）作为压力容器主壳体的材料。近年来，为了降低使用成本，在相同的工况条件下，设计院开始逐渐选用347H类含稳定化元素的高碳奥氏体不锈钢代替镍基材料。虽然347H类不锈钢的使用降低了约50%-60%的原材料成本，但是347H类压力容器在高温及Cl^-的双重作用下，产品焊缝在运行过程中常出现贯穿性裂纹，初步分析是应力腐蚀导致的裂纹，其产生也与产品制造过程的坡口选择有较大关系。国内某原材料生产线的核心设备已大量使用347H作为主壳体材质，壳体纵、环缝位置裂纹出现比例较高，严重影响产品的生产。

发明内容

本发明的目的是为了解决大直径厚壁347H类压力容器在高温、高Cl^-环境下运行过程中产生裂纹的现象，设计一种新的壳体纵、环缝坡口形式，降低焊缝应力，降低不锈钢焊缝拘束度，减小焊缝变形，大幅提升焊缝耐高温、耐Cl^-能力，最大程度上减少应力腐蚀裂纹的产生的用于大直径容器纵、环缝的坡口及焊接方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种用于大直径容器纵、环缝的坡口，该坡口为双侧U型坡口，焊接在容器内、外两侧，两侧的U型坡口之间留有坡口间隙 ，在所述的容器筒体内部加工凹槽并在所述的凹槽内堆焊；

所述的U型坡口为两侧为不等厚结构，深U型坡口一侧的深度为容器壁厚的0.6-0.7倍。

所述的用于大直径容器纵、环缝的坡口，所述的凹槽深度为3-3.5mm。

所述的用于大直径容器纵、环缝的坡口，两侧的U型坡口之间留有坡口间隙为4-5mm。

一种用于大直径容器纵、环缝的坡口的焊接方法，该方法包括如下步骤：

（1）对两侧U型坡口进行加工，使得两侧坡口间隙为4-5mm，通过拉大间隙提升不锈钢在焊缝根部的熔合效果，坡口钝边p采用2-3mm；

（2）两侧坡口角度α大于普通低合金钢坡口角度，且坡口宽度应不小于该侧坡口深度；

W≥2Rcosα+2tanα[T1-R(1-sinα)]+b，浅U侧亦然；

（3）在容器筒体内部，即接触腐蚀介质的一侧加工全焊缝长度，宽度L，深度K的凹槽用于堆焊抗应力腐蚀能力更强的镍基合金；

（4）该凹槽两侧应通过车加工，或打磨成3/5圆弧形状，半径为r，以利于两端堆焊层的熔敷，r的尺寸为3-3.5mm，凹槽深度K也采用3-3.5mm，凹槽宽度L应根据堆焊方法预先计算，其中两侧H首先应大于浅U焊缝两侧热影响区范围；

（5）对两侧U型坡口进行焊接，在焊接过程中应先焊接深U一侧，通过深U-浅U-深U的顺序进行焊接，以最优的施焊顺序抵消焊接变形；

（6）凹槽内的堆焊，采用0.5×30mm规格的镍基焊带对凹槽中心部分进行堆焊，以每道32-33mm宽，压道量4-5mm，堆焊高度3.3-3.7mm，中心位置堆焊2-3道，两侧采用氩弧焊或焊条电弧焊进行堆焊填充；

（7）凹槽堆焊完毕后，采用机械加工或专用砂轮打磨等方式将内侧坡口虚线以外的区域去除，或只将两侧手工补焊部位进行加工即可。

有益效果：