[发明专利]一种超大厚度加氢反应器用钢板焊接工艺

说明书

本发明涉及到一种超大厚度加氢反应器用钢板焊接工艺，包括制作坡口、预热、打底焊接、填充焊接、焊后热处理以及无损检测等步骤。本发明中选用PF‑500/US‑521H型耐热钢埋弧焊丝与焊剂进行焊接，可得到优异的抗裂纹性能和低温冲击韧性、且回火脆化敏感性低的焊接接头。采用优化的坡口设计，达到焊缝金属量最少，焊件产生的变形小，焊缝金属中母材金属占比小的效果。采用埋弧焊焊接方法，严格控制预热温度和层间温度，配以合理的消氢处理和焊后热处理，降低了焊接裂纹敏感性，焊接接头具有良好的拉伸性能、弯曲性能和低温冲击韧性，实现了150~200mm加氢反应器用12Cr2Mo1VR超厚板的高质量焊接，最终实现了加氢反应器用12Cr2Mo1VR超厚板的高质量焊接。最终成品焊缝无损检测符合NB/T 47013.3‑2015标准中的TI级要求。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种超大厚度加氢反应器用钢板焊接工艺。

背景技术

12Cr2Mo1VR钢因高温性能、抗氢腐蚀及抗堆焊剥离等性能均优于传统Cr-Mo钢，已成为制造大型加氢反应器的首选材料，但该类钢中含有的大量Cr、Mo、V等碳化物形成元素，常常导致焊接接头出现脆硬区，从而增大焊接冷裂纹和再热裂纹的风险，也降低了结构疲劳强度和抗应力腐蚀开裂性。随着加氢反应器尺寸和功率的不断增大，容器壁板厚也在不断增加，最大厚度已经达到150~200mm。这种超大厚度12Cr2Mo1VR钢板在焊接过程中焊缝拘束度高，焊接残余应力大，焊后应力和变形大，极易出现焊接缺陷。

已有专利或研究报告大多是针对150mm以下 12Cr2Mo1VR钢板的焊接工艺；150mm以上特厚板的相关焊接工艺尚未见报道。如何采用合理的焊接工艺，既避免焊接裂纹的产生，又可确保最终焊接接头的强度和韧性满足标准要求，是12Cr2Mo1VR钢超大厚度钢板焊接的一大技术难题。

发明内容

本发明的目的是针对上述已有技术存在的问题，提供一种150~200mm超大厚度加氢反应器用钢板的焊接工艺，解决超大厚度加氢反应器用12Cr2Mo1VR钢板焊接过程中出现的焊缝拘束度高、焊接残余应力大，焊后应力和变形大，更易出现焊接缺陷等技术问题。

本发明的技术方案：

一种超大厚度加氢反应器用钢板的焊接工艺，包括以下步骤：

S1，制作坡口：使钢板对接时形成上下对称的双U型坡口，上下坡口之间作留钝处理；

S2，预热：对待焊接部位进行预热，控制预热温度在180℃以上；

S3，打底焊接：坡口预热达标后，使用埋弧自动焊对留钝部位焊接道次(1)实施打底焊接，其焊材采用PF-500/US-521H型耐热钢埋弧焊丝与焊剂；

S4，填充焊：坡口预热达标后，采用多层多道焊接方式使用埋弧自动焊对上、下部坡口按照焊接道次顺序进行填充焊，其焊材采用PF-500/US-521H型耐热钢埋弧焊丝与焊剂，控制层间温度在180~250℃；

S5，热处理：填充焊完成后，立即对焊接接头进行消氢处理和焊后热处理；消氢处理完成前控制温度不低于层间温度；分别在消氢处理后和焊后热处理完成24h后进行无损检测。

作为优选实施例，步骤S1中，所述U型坡口，由底边为R=8mm的圆弧，斜边是与开口方向呈10°倾角的直线构成。

作为优选实施例，步骤S1中，所述留钝处理为设置一个间隙，所述间隙的竖向高度为8~10mm，间隙宽度为1~2mm。

作为优选实施例，步骤S3中，所述的打底焊接采用较小的焊接线能量，控制在22~27KJ/cm。

作为优选实施例，步骤S4中，所述的填充焊的焊接线能量控制在29~33KJ/cm；

作为优选实施例，步骤S5中，所述的消氢处理工艺条件是：保温温度300~350℃，保温时间2h。