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   針對(duì)奧氏體不銹鋼塔器設(shè)備長(zhǎng)度較長(zhǎng)、筒體壁厚較薄、產(chǎn)品直線度和筒體橢圓度要求較高的特點(diǎn)，介紹了典型的奧氏體不銹鋼塔的制造、焊接和壓力試驗(yàn)工藝，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。奧氏體不銹鋼具有耐腐蝕、耐高/低溫及優(yōu)良的塑韌性和焊接性等特點(diǎn)，加工制造過程中不銹鋼產(chǎn)品的表面成型質(zhì)量非常重要，需要通過對(duì)工藝各環(huán)節(jié)的嚴(yán)格控制，保證在材料性能不被破壞的前提下制造出合格的產(chǎn)品。奧氏體不銹鋼產(chǎn)品制造中的主要關(guān)鍵點(diǎn)為: 鋼板運(yùn)輸過程中的防護(hù)控制;成型過程中的表面控制，制造、焊接過程中的變形控制;焊接表面成型質(zhì)量的控制，無損檢測(cè)質(zhì)量的控制;產(chǎn)品直線度、橢圓度、同軸度和產(chǎn)品整體外觀尺寸的控制;表面酸洗鈍化的控制等。筆者結(jié)合奧氏體不銹鋼塔器的制造過程，重點(diǎn)介紹制造過程中的防護(hù)和關(guān)鍵制造工藝。

一、設(shè)備參數(shù)

某不銹鋼塔器總長(zhǎng)56950mm，規(guī)格為2800mm×18mm(筒節(jié)長(zhǎng)24 800mm)/20mm(筒節(jié)長(zhǎng)13765mm)/24mm(筒節(jié)長(zhǎng)9235mm)，封頭厚度17.7/23.7mm，容器類別:Ⅱ類，容積293.9m3，主體材料S31603。

二、制造過程中的工藝控制

1.表面防護(hù)

奧氏體不銹鋼板的防護(hù)主要有以下幾個(gè)方面:

a．鋼板運(yùn)輸過程中必須采用包裝紙進(jìn)行有效的保護(hù)，防止表面劃傷，破壞鈍化膜，使得鋼板表面受到周圍鐵離子污染發(fā)生電化學(xué)腐蝕;

b．筒體下料時(shí)應(yīng)在板材表面粘貼牛皮紙，在卷板和后續(xù)的制造過程中起到保護(hù)作用;

c．筒體卷板時(shí)，采用冷成型卷制，卷板機(jī)的輥?zhàn)颖仨毲謇砀蓛舨⒂盟芰媳∧ぜ埌踩缓筮M(jìn)行卷制和校圓;

d．焊接時(shí)在焊縫兩側(cè)邊緣100mm范圍內(nèi)刷白堊粉，防止焊接飛濺對(duì)焊縫邊緣部位造成破壞;

e．在筒體進(jìn)行總裝焊接環(huán)縫時(shí)為了避免筒體與滾輪架之間因自重過大造成筒體外壁被壓出凹坑，需專門制作弧板工裝在筒體與滾輪架接觸的兩個(gè)支點(diǎn)部位進(jìn)行防護(hù);

f．法蘭密封面加工完成后應(yīng)立即進(jìn)行保護(hù)，保證在整個(gè)制造過程中法蘭密封面不受損害;

g．產(chǎn)品制造過程中保證不直接與地面和碳鋼材料接觸;

h．起吊轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)采用塑料紙裹鋼絲繩進(jìn)行吊轉(zhuǎn)，以免對(duì)產(chǎn)品表面的破壞;

i．整體發(fā)貨時(shí)需要臥式放置在支座上，支座與產(chǎn)品之間必須用橡膠墊或其他軟墊進(jìn)行保護(hù)，固定產(chǎn)品的鏈條需要用塑料紙進(jìn)行包裹，避免劃傷。

2. 坡口加工

  筒體的縱環(huán)縫坡口如圖所示，采用刨邊機(jī)進(jìn)行加工，不允許用氣割等熱加工的方式，同時(shí)加工出筒體的縱環(huán)坡口，保證板面長(zhǎng)、寬的平直度和坡口的純潔度。為了減少刨邊時(shí)的翻板工作，縱環(huán)縫坡口均采用內(nèi)坡口。完成后用板尺和樣板檢查坡口的角度和寬度，坡口表面進(jìn)行100%PT檢測(cè)，應(yīng)符合NB/T 47013．5-2015標(biāo)準(zhǔn)中Ⅰ級(jí)合格標(biāo)準(zhǔn)。

3. 下料尺寸的控制

a. 封頭

   因封頭的尺寸過大不能整板下料，須采用兩張板拼焊后進(jìn)行下料，考慮到封頭冷成型時(shí)的減薄，需對(duì)封頭板厚增加余量，按照經(jīng)驗(yàn)公式δ實(shí)際=δ理論/0.85，并圓整，即理論厚度為17.7/23.7mm的封頭實(shí)際下料厚度為22/28mm。橢圓形封頭板下料尺寸=(與封頭相接的筒體內(nèi)徑+封頭實(shí)際厚度)×1.2+2×封頭直邊段+封頭端口余量，在封頭成型之后再進(jìn)行二次號(hào)料精確到圖紙尺寸數(shù)據(jù)。

b. 筒體

  筒體采用整板下料，下料尺寸根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算單節(jié)筒體展開長(zhǎng)度，其中，為對(duì)口間隙，焊條電弧焊與鎢極氬弧焊時(shí)為2～3mm，為筒節(jié)內(nèi)徑; 為筒節(jié)板名義厚度即下料的實(shí)際厚度。因筒節(jié)下料為長(zhǎng)方形，故還需要測(cè)量對(duì)角線的長(zhǎng)度，差值不得超過1.0mm，長(zhǎng)度寬度公差不超過±1.5mm。

c. 封頭壓制工藝

  按照GB 24511的規(guī)定，奧氏體不銹鋼的供貨狀態(tài)為固溶處理。S31603材料隨冷變形量的增加，硬度增加，伸長(zhǎng)率降低，出現(xiàn)馬氏體組織，容易產(chǎn)生裂紋，故不銹鋼封頭的壓制在固溶溫度下成型，熱成型溫度為1050±30℃×30min。壓制工序:板材驗(yàn)收(資料驗(yàn)收+鋼板外觀尺寸)→封頭劃線并號(hào)出封頭母材試板各1塊→下料，標(biāo)記移植→刨封頭拼縫坡口→組焊封頭拼縫→探傷合格→封頭采用熱沖壓成型→封頭內(nèi)表面進(jìn)行酸洗、鈍化處理→檢查封頭成型尺寸→對(duì)拼縫探傷合格→劃出封頭端口余量等離子切割線、端部坡口和封頭削邊加工線、檢查線→等離子切割→削邊及坡口→檢查封頭加工尺寸。

d. 筒體對(duì)口錯(cuò)變量的控制及測(cè)量

   在卷制筒體時(shí)，合理控制上下輥?zhàn)拥拈g距和卷板速度，與此同時(shí)采用內(nèi)樣板隨時(shí)檢驗(yàn)筒體的卷制弧度，使單節(jié)筒節(jié)的最大最小直徑差按照GB 150.4-2011的要求控制在5mm以內(nèi)。對(duì)于橢圓度偏大的筒體無法通過校圓修正的，需要在筒體端口加支撐。為了嚴(yán)格控制對(duì)口錯(cuò)邊量，先壓制封頭，然后按照封頭端口的實(shí)際內(nèi)徑尺寸來核算筒體內(nèi)徑，保證筒體與封頭組對(duì)時(shí)的對(duì)口錯(cuò)邊量，并對(duì)筒體端口做出標(biāo)記，控制對(duì)口錯(cuò)邊量不超過3mm。為了能夠更好地控制筒體橢圓度，一般進(jìn)行筒節(jié)組對(duì)后劃線開孔。由于該設(shè)備長(zhǎng)度較長(zhǎng)，產(chǎn)品整體分兩大段進(jìn)行筒體組對(duì)，兩大段單獨(dú)進(jìn)行劃線開孔。

e. 產(chǎn)品直線度的控制

  按照GB 150.4-2011、NB/T 47041-2014的規(guī)定，并代入本塔器長(zhǎng)度計(jì)算得，筒體直線度允差不大于38.9mm。在筒體的兩端點(diǎn)焊長(zhǎng)度大于直徑的角鋼，每進(jìn)行一節(jié)筒體的組對(duì)都進(jìn)行直線度的測(cè)量，避免累積直線度誤差造成整體直線度的超差。筒體直線度的檢查是通過中心線的垂直面，沿著筒體圓周的4個(gè)方位0、90、180、270°進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量的位置與筒體縱向接頭焊縫中心線的距離不小于100mm。因筒體厚度不同，需減去筒體厚度差。產(chǎn)品采用氣壓試驗(yàn)代替水壓試驗(yàn)，避免水壓試驗(yàn)對(duì)直線度的影響。

三、焊接控制

  不銹鋼的焊接特點(diǎn)主要有:焊接過程中容易出現(xiàn)熱裂紋;焊接變形較大;容易產(chǎn)生晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕;焊接接頭σ相脆化;焊縫外觀成型差，熔敷金屬易被燒損。S31603焊前施焊溫度不低于15℃即可，不需要焊后熱處理，為了提高焊接接頭的耐腐蝕性，一般采用低碳的不銹鋼焊材進(jìn)行焊接?？刹捎煤笚l電弧焊、鎢極氬弧焊及埋弧焊等常用的焊接方法。筒體、封頭的厚度超過16mm，為了提高焊接質(zhì)量和焊接效率，采用埋弧焊焊接，焊材為EＲ316L+JWF601A，焊絲直徑為3.2mm。焊接規(guī)范:電源采用直流反接，焊接電壓28～32V，焊接電流320～380A，焊接速度22～25m/h。接管與人孔法蘭的焊接采用焊條電弧焊，焊材為E316L，焊絲直徑為4．0mm，焊接規(guī)范:電源采用直流反接，焊接電壓22～26V，焊接電流150～180A，焊接速度170～190mm/min。小接管與法蘭的焊接采用鎢極氬弧焊打底+焊條電弧焊蓋面的單面焊雙面成型的焊接方法，鎢極氬弧焊的焊材為EＲ316L，焊絲直徑為2.0mm，焊接規(guī)范:電源采用直流正接，焊接電壓15～17V，焊接電流140～160A，焊接速度60～80mm/min。

焊接要點(diǎn):

a.焊前檢查坡口表面無油污等其他污漬;

b．焊接縱縫時(shí)在兩端點(diǎn)焊S31603材料的引收弧板;

c．嚴(yán)格控制焊接規(guī)范，避免焊接電流、電壓過大燒損焊縫金屬;

d．埋弧焊必須采用線能量小的小直徑焊絲，有利于焊縫的內(nèi)部質(zhì)量;

e．嚴(yán)格控制好層間溫度，焊前不需要預(yù)熱，層間溫度控制在15～150℃，保證第2道焊縫焊接前的層間溫度低于150℃。

f．焊縫清根時(shí)必須采用等離子氣刨清根并打磨，并對(duì)刨槽進(jìn)行外觀檢查合格后，在層間溫度范圍內(nèi)進(jìn)行施焊。

g．焊接時(shí)坡口兩側(cè)100mm范圍內(nèi)涂白堊粉，防止焊接飛濺傷及母材;

h．清理焊接藥皮需等到焊縫金屬冷卻下來之后進(jìn)行，否則會(huì)降低藥皮對(duì)焊縫的保護(hù)作用;

i．清理藥皮時(shí)不能采用碳鋼材料和尖銳的工具破壞焊縫表面。

  原圖紙技術(shù)要求進(jìn)行水壓試驗(yàn)，考慮到水壓試驗(yàn)過程中會(huì)造成產(chǎn)品直線度、垂直度的偏差增大，以及水壓試驗(yàn)結(jié)束后設(shè)備內(nèi)部雜質(zhì)的清洗等問題，經(jīng)協(xié)商后用氣壓試驗(yàn)代替水壓試驗(yàn)，降低水壓試驗(yàn)成本、縮短制造周期。在高要求的產(chǎn)品質(zhì)量與緊迫的交貨期雙重壓力下，必須充分了解產(chǎn)品的制造特性，奧氏體不銹鋼材料本身具有的特點(diǎn)和產(chǎn)品的使用要求特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際制造過程，不斷完善和優(yōu)化制造工藝，嚴(yán)格按照?qǐng)D紙技術(shù)要求進(jìn)行制造，是提高不銹鋼塔器制造的安全規(guī)范。