洪淑翠

【摘要】焦碳塔因其操作条件苛刻，制作塔体的材料冷裂倾向较大，而使其焊接困难。本文叙述了焦碳塔的焊接工艺，及焊接过程中的注意事项。

【关键词】焦碳塔 焊接工艺 热处理

1 前言

延迟焦化工艺是一种成熟的重油加工工艺，在渣油软质化工艺中占有重要地位。延迟焦化核心设备焦炭塔直径多数为5400mm，少数为6000mm（6100mm），直径最大的达到12200mm。本文所讨论的焦炭塔，上段材料为复合钢板15CrMoR+405；下段材料为15CrMoR，厚度为20/22/24/26mm。焦炭塔在焊接过程中，需焊前预热，中间消氢处理，最后消除应力热处理。考虑到运输原因，焦炭塔的施工分厂内分段预制和现场组装成形两部分[1]。

2 施工方法和工艺流程

2.1 施工方法

针对焦炭塔的规格并充分考虑运输和现场场地情况，确定采取厂内分段预制，现场组对安装就位的方法。

厂内预制：

①椭圆形封头采用由成形的瓣片和顶圆板拼接制成，再组焊一代筒节成为一段，然后把封头上的接管焊上，并经无损检测和外观检查合格后，进行整体热处理，然后运到现场。

②筒体采用在厂内下料、加工坡口、打头、滚弧，卷制成筒节后，组焊成5段，经无损检测和外观检查合格后，分别进行整体热处理，然后运到现场。

③锥体采用分三段组装成形，锥体大端由成形的瓣片拼接焊制成形，其余两段整体成形。锥体小端与出焦口焊接成形，成为一段，经无损检测和外观检查合格后，运到现场；锥体其余两段组焊成形，然后再组焊一代筒节并与裙座组焊成一体，成为一段，经无损检测和外观检查合格后，进行整体热处理，然后运到现场。

④焦炭塔在厂内预制，分段预制。

现场组装：

①在现场的预制平台上，先把锥体的两段组焊成形，环缝经无损检测和外观检查合格后，进行局部热处理，然后采用吊车吊装就位；封头端和筒体的5段先组焊成三大段，经无损检测和外观检查合格后，进行局部热处理；然后下面两段采用吊车吊装分别与其下段组焊成形，最上面一段采用吊车吊装与其下段组焊成形。

②焦炭塔在整体组装成形后，对其空中组对环缝进行无损检测和外观检查合格后，进行局部热处理。

③焦炭塔整体检查合格后，应进行水压试验；水压试验合格后，进行除锈、防腐、交工。

④焦炭塔在现场组装。

2.2 工艺流程

焦炭塔的施工，分厂内预制和现场组装两部分。

3 焊接工艺及注意事项

3.1 焊接性能分析

3.1.1 焦炭塔所用材料的主要特点

15CrMoR钢属于珠光体耐热钢，由于含碳及合金元素较多，焊缝及热影响区容易出现淬硬组织。当焊件刚性较大及接头应力大时，容易产生冷裂纹。焊后热处理过程中，易于产生再热裂纹。

405钢属于铁素体不锈钢，铁素体不锈钢由于没有相变，热影响区950℃以上加热部位晶粒长大，焊后热处理不能使晶粒细化，所以接头塑性、韧性急剧下降，其次铁素体不锈钢在600～800℃高温长时间停留，会出现σ相脆性。铁素体不锈钢在400～600℃温度区问长时间停留，会发生脆化，韧性大大降低，称之为475℃脆化。

3.1.2 焊接焊接工藝措施

15CrMoR钢的焊接工艺措施：

焊前对焊件进行预热，包括装配点固焊前预热，焊前应经150250℃预热以及150～250℃层问保温。焊接过程中，保持焊件温度不低于预热温度[2]。悍接过程应避免中断，尽可能一次焊完。焊后应使焊件缓冷，并进行消氢处理。为了消除应力，焊后须进行热处理。焊缝金属化学成分及性能与母材相当的R307B悍条。保持低氢状态。

405钢的焊接工艺措施：

必须选用小规范参数焊接，尽量缩短接头高温停留时间。焊后缓冷，容易出现475℃脆化，因此宜采用快速焊接或冷却措施，提高600～400℃时冷却速度。焊后经685℃热处理十空冷，可消除475℃脆化。采取150～250℃预热，防止产生裂纹。

3.2 焊接工艺选用

3.2.1 焊前预热

焦炭塔应进行焊后热处理，热处理温度：690℃±10℃；焊前预热温度≥1500C，最高层问温度≤2500C。

3.2.2 消氢处理

每焊完一条焊缝应立即进行消氢处理，消氢处理温度为35000～40000，恒温2小时。

3.2.3 焊后热处理

热处理保温时间：2h。

3.3 焊接注意事项

焦炭塔的焊接工作应由经考试合格并持有相应类别的“锅炉压力容器焊工合格证书”的人员担任。在施焊前，应清除坡口及其母材两侧表面50mm范围内（以离坡口边缘的距离计）的氧化物、油污、熔渣及其他有害杂质。复合钢板在焊接复层前，应使用不锈钢丝刷来清扫焊渣等杂物，并用磁粉检查基层表面，不得有微裂纹等缺陷存在。组焊时复层坡口及其母材两侧表面80mm范围内应涂白垩粉，以防止飞溅物落在表面上。

当焊缝需要返修时，应按返修卡进行。同一部位的焊缝返修次数不得超过两次。返修应在热处理前进行。在制造过程中，在所有Cr-Mo钢表面暂时性装配件（包括吊耳），都应进行焊前预热，去除后的表面应打磨光滑并进行磁粉检测。所有与15CrMoR钢基体相连接的零件（接管、支持板等）均应在焊后热处理前进行焊接。

当焊缝需要返修时，应按返修卡进行。同一部位的焊缝返修次数不得超过两次。返修应在热处理前进行。在制造过程中，在所有Cr-Mo钢表面暂时性装配件（包括吊耳），都应进行焊前预热，去除后的表面应打磨光滑并进行磁粉检测。所有与15CrMoR钢基体相连接的零件（接管、支持板等）均应在焊后热处理前进行焊接。

4 结论

焦炭塔虽属一类容器，但操作条件苛刻，焊接质量要求特别高，而15CrMoR+405属于冷裂倾向比较大的材料，焊接比较困难，但是只要认真进行工艺评定试验，找到最佳的施工方案，完全能获得满意的施工质量。

参考文献：

[1]顾一天.大型焦炭塔设计[C].延迟焦化技术交流论文选编.

[2]顾钰熹.特种工程材料焊接[M].辽宁：辽宁科学技术出版社，1998.8.