李玉虎馬伯林戰奇
（大連冰山集團金州重型機器****，遼寧大連 116100）
摘要：分析了904l複合材料在焊接製造中應注意的工藝要點，進行了一系列的焊接試驗，為水合反應器在製造過程中的焊接材料選用、產品施焊、焊後熱處理及裝置檢驗等各項工藝環節提供了理論指導。
關鍵詞：904l；焊接；試驗；製造
the welding manufacture of hydration reactor which consists
mainly of 904l clad material
(dalian bing shan group jin zhou he**y machinery co., ltd. dalian 116100 liaoning)
abstract: the author analyzed the technical main of 904l clad material during the welding manufacture, and, a series of welding experiment had been carried out. it can be as an academic guide to each process, for example:
the choice of welding consumables, the welding of product, the post weld heat treatment, the examination of equipment.
key words: 904l; welding; experiment; manufacture
1．前言
sba水合反應器是石油化工裝備中甲乙酮裝置的核心裝置，金重為中石化某公司生產的水合反應器，裝置材質為sa516-70+904l（δ88+6㎜）複合板，規格為φ2600×28000㎜。筒體複層材料為904l純奧氏體高合金鋼板，是壓力容器製造業採用的新型優良耐腐蝕材料。
該裝置複合板是採購sa516-70鋼板（中國河南舞陽鋼廠供貨）和904l鋼板（瑞典**esta公司供貨）經大連**研究所**復合而成，其剪下強度完全符合gb6396-1995與gb/t8165-1997 b1級的要求。我公司在製造水合反應器過程中，完成了水合反應器在製造過程中的焊接材料選用、焊接工藝評定試驗、產品施焊、焊後熱處理及產品焊接檢驗等各個製造環節，順利完成了產品的焊接製造。
通過採用904l新型複合材料製造sba水合反應器，基本掌握了904l超級不鏽鋼耐腐蝕材料的焊接特性，進一步提高了我公司的製造水平。
2．904l材料介紹
**esta sheffield 904l被瑞典阿維斯塔鋼鐵公司定義為低碳高合金奧氏體不鏽鋼材料，在asme標準中，904l規範板材被歸入有色金屬類的非鐵基高合金材料（板材標準：asmeⅱ—b有色金屬篇 sb 625，uns no. n08904 ；德國標準材料號：
din 1.4539），而asmeⅱ—c[1]焊接材料篇對應焊接材料（a 5.4：
e385-16/17；a 5.9：er385）卻歸入不鏽鋼類。
904l材料具有優良耐晶間腐蝕、均勻腐蝕、cl點蝕、縫隙腐蝕以及應力腐蝕性能，在非氧化性酸環境中，如稀硫酸介質，耐蝕表現更為優異。904l材料中高的鉬（mo）含量，很低的雜質水平使得純奧氏體組織的微觀結構在焊接過程中也能夠避免焊接熱裂紋的產生[2]，此外904l材料中還含有一定量的氮（n），氮為強奧氏體形成元素[3]，能夠顯著降低鉬的沉澱傾向，使鉬不易形成金屬相析出，並提高904l材料的耐點蝕係數pren值。
水合反應器工程標準中，pren值要求大於等於34，其計算公式：
pren=cr+3.3mo+16n
裝置上所使用的904l材料，包括板材、管材、鍛件以及焊接材料等均達到了耐點蝕係數pren值的要求，以下僅列舉出904l小管堆焊焊絲er385—aws a5.9（瑞典sandvik廠家牌號：er20,25,5lcu）化學成分如表1所示：
表1 904l焊絲化學成分表
● jhm—金州重型機器****(jinzhou he**y machinery co., ltd)
代入式pren=cr+3.3mo+16n：sandvik質保書中，pren=35.047；jhm複驗值，pren=35.80，均滿足pren值大於等於34的要求。
3．904l複合板焊接製造工藝
水合反應器在製造過程中，必須解決以下工藝難點：
● 904l材料的焊接；
● 複合板筒體的捲製、組對及焊接；
● 封頭的內壁帶極堆焊與小管內壁堆焊；
● 塔盤支撐圈與904l複層間的焊接。
3.1．904l材料的焊接
904l具有高的鉬含量，選用雜質水平很低的全奧氏體焊材能夠避免焊接熱裂紋的產生，同時為了獲得耐腐蝕性與母材大致相當的焊接接頭，必須採用低的焊接熱輸入：即採用小線能量進行焊接，小的電流、電壓規範，高的焊接速度，施焊過程中獲得較快的冷卻速度和控制焊接層間溫度低於150℃以及耐蝕焊道盡可能布置在接觸介質側最後施焊等工藝措施，對於焊接接頭的耐腐蝕性都具有積極影響。
在904l材料焊接中，可以採用手工電弧焊（smaw），手工鎢極氬弧焊（gtaw）焊接方法，在產品封頭上還採用埋弧帶極堆焊（ssow），接管內壁採用小管堆焊(gtaw-au)，筒節之間以及筒節與封頭環焊縫內壁採用手工方法進行堆焊（mow）。焊接材料全部選用瑞典sandvik公司焊材，焊材選用見表2。
表2 904l焊材選用表
表3 904l材料焊接規範表
904l焊前一般不須預熱，但0℃以下須預熱到+10℃以上，但是預熱時區域性溫度超過100℃是絕對應避免的。進行手工鎢極氬弧焊（gtaw）時，氬弧焊槍內的保護氣體必須導前和滯後，其中滯後保護氣體延遲時間應在5秒鐘以上，以防止容易燒損的ni、mo合金元素在焊接過程中流失；焊接接頭根部焊道背部的保護氣體也是必不可少的，採用的ar氣純度應在99.99%以上；為避免產生焊接裂紋，所有的鎢極氬弧焊點固焊縫在正式焊接時應採用砂輪磨除，並且，收弧時必須填滿弧坑。
進行手工電弧焊（smaw）時，必須採用短弧操作技術，防止焊縫金屬增氧、產生焊接氣孔及降低焊接接頭機械效能；通過試驗確定的焊接規範如表3所示。
產品焊接完成後，需要對基層進行560℃×4.5h整體焊後熱處理以消除焊接殘餘應力，在此焊後熱處理的規範下能否保證904l材料滿足圖紙規定的耐腐蝕試驗要求是必須關注的問題。試驗證明：
在制定合理焊接工藝條件下，904l具有良好的焊接性，同普通cr-ni奧氏體不鏽鋼相比之下，焊接工藝引數應控制得更加嚴格，所得接頭耐cl-離子（氯離子）點蝕和sc（應力腐蝕）的效能非常優良，在650℃×2h和560℃×4.5h兩種情況的焊後熱處理（pwht）狀態按照gb4334.5《硫酸、硫酸銅法腐蝕試驗》進行腐蝕試驗，試驗結果完全滿足設計要求。
3.2．筒體卷製組對及焊接
該裝置筒體直徑φ2600，壁厚（δ88+6），捲板組對過程中具有一定難度。在板材採購過程中，就對母材（sa516-70）的硫（s）、磷（p）雜質含量進行了嚴格控制（≤0.001%）以避免捲板過程中產生微裂紋。
在筒節捲製過程中,為保證904l複層的耐腐蝕性，採用冷卷成型的工藝，組對過程中，由於圖紙技術條件對筒體橢圓度、直線度要求都很高，筒節在下料，預壓及捲製過程中都應嚴格控制。筒體縱環焊縫坡口型式如圖1所示。
圖1 904l複合板筒體縱、環焊接接頭坡口型式
產品先焊接基層內側（順序①），外側碳刨清根後，砂輪打磨合格，進行外側焊接（順序②）。基層焊接完成並檢驗合格後進行的複層904l材料的堆焊（順序③④）。施焊前採用砂輪打磨的方法來去除氧化層，而坡口台階處的904l必須嚴格打磨乾淨，並採用cuso4水溶液方法進行檢驗，避免碳鋼焊條施焊過量而產生裂紋缺陷。
筒體縱、環焊縫基層均採用埋弧焊的焊接方法，在碳弧氣刨清根後，必須保證刨槽根部區圓弧滲碳層進行徹底清理以避免產生焊接裂紋，同時，碳刨區產生滲碳層的部位打磨出金屬光澤也是保證質量的有效措施。產品製造過程中，嚴格按照設計圖紙、工程標準和技術條件的要求對基層進行預熱、焊接、消氫、中間熱處理及焊後整體熱處理等工藝過程，焊接試板按照gb150-1998和jb4744-2000標準位於筒體縱縫延長線上，採用完全與產品一致的焊接工藝施焊，經機械效能檢測，焊接接頭效能達到了標準要求；焊接後對筒體縱、環向焊接接頭，筒體與封頭的環向焊接接頭，採用射線檢驗（rt）、超聲波檢驗（ut）以及磁粉檢驗（mt）等各種無損檢測方法，接頭檢驗結果完全達到或超過了設計要求。
材質316和316L的區別
材質316和316l的區別 2009 12 29 13 46 316的國產牌號為 0cr17ni12mo2 為低碳不鏽鋼 316l 的國產牌號為 00cr17ni14mo2 為超低碳不鏽鋼 由此可以看出，316l 的耐腐蝕性能要好於316，但機械效能不如316。316和316l不鏽鋼的區別具體如下 ...