使用国产药芯焊丝焊制锅炉压力容器条件尚不成

?必威动态 ????|???? ?2019-07-09 12:08


  能否采用药芯焊丝焊制锅炉、压力容器是一个十分敏感的现实问题。某些药芯焊丝生产厂指责部分焊接作业标准严重滞后,一些工程单位也希翼对FCAW工艺做出明确态度,希翼该工艺得到认可。笔者经过近2年调研走访后认为不是制造标准“滞后”和“态度不明确”,而是国产药芯焊丝的现状,及已有的实践和数据,使得标准编制人员难以明确认可药芯焊丝焊制锅炉、压力容器。
  1概述药芯焊丝是在无缝钢管或薄钢带卷成的有缝钢管中填入一定配比的药粉料,经拉拔而成的一种焊丝。从制造方法可分为有缝药芯焊丝与无缝药芯焊丝;按焊接时保护的不同而分为气体2,人1+0)2)保护药芯焊丝与自保护药芯焊丝;按填充药粉组成而分为熔渣型与金属粉型。
  笔者从2004年第九届北京埃森焊接与切割展览会上,搜集到几乎所有药芯焊丝生产(Produce)厂的产品样本,进行了统计,总共有166个牌号的药芯焊丝,其中82%是以金红石为主体的钛型渣系,9%为氧化钙一氟化物为主的钙型渣系,余为其它类型渣系,无缝药芯焊丝和金属粉型药芯焊丝牌号极少,且价格昂贵。不锈钢储罐密封性好;密封式设计彻底杜绝了空气飘尘中有害物质和蚊虫入侵罐内,确保水质不受外界污染和滋生红虫。估计目前国内已有30余家药芯焊丝生产厂,共有40余条药芯焊丝生产线,现有设备的生产能力预计超过2万t/a. 2几点疑虑药芯焊丝电弧焊具有效率高、成形美观、易于实现机械化、自动化施工和易于控制焊丝合金(alloy)成分等突出优越性,但承压设备对焊接材料的要求是要保证焊接接头质量。笔者对采用国产药芯焊丝焊;制锅炉、压力容器,还有很大疑虑。" 2.1药芯焊丝的渣系目前生产厂供应的药芯焊丝,绝大多数是以金红石为主体的Ti02-Si02渣系,主要使用金红石、硅铝酸盐进行造渣,其焊丝称为钛型药芯焊丝,熔渣成分属于酸性渣系。酸性渣系的焊丝的电弧稳定(说明:稳固安定;没有变动),容易达到喷射过渡,熔渣不仅流动性好,凝固温度范围(fàn wéi)小,具有短渣的特点,适应于全位置焊接。总之焊接工艺性能良好,但焊缝金属冲击韧性较差。
  而氧化钙一氟化物猹系制造的药芯焊丝,主要由碱性金属的碳酸盐、氟化物和硅酸盐等物质组成,属于Ca0-CaF2-Si02渣系,制造出来的焊丝称为钙型药芯焊丝,其熔渣碱度较高属碱性渣。钙型药芯焊丝的性能与钛型焊丝完全相反,熔敷金属具有良好的塑性和优良的低温冲击韧性,熔敷金属中扩散氢含量低,抗气孔、抗凹坑能力强。但碱性药芯焊丝的工艺性能差,焊接缝成形不好;如熔滴呈粗颗粒过渡,达不到准喷射过渡,焊道成凸形,飞戮大,不容易实现全位置焊接,即使实现了全位置焊接,而易造成末熔合,难以在大生产环境下使用。
  针对钛型药芯焊丝缺点,在Ti02-Si02渣系内加入多量的Ca
  O、MgO等碱性氧化物,开发出钛钙型药芯焊丝,虽然熔敷金属的韧性得到一定程度的改善,但由于熔渣流动性过大,熔滴呈粗颗粒过度,电弧喷射力度较小,飞溅加大,焊接工艺性能恶化,钛钙型药芯焊丝也没有得到用户的欢迎。
  在锅炉压力容器焊接标准中,从来没有规定过哪种类型的渣系的焊材可以使用或不可以使用,但长期实践证明,碱性渣的低氢型药皮焊条具有较高的冲击韧性和较强的抗裂性,用于锅炉压力容器,可以保障焊接接头性能安全使用。在十年动乱其间,某石化企业使用焊接工艺性能好,但抗裂性差,冲击韧性低的J502焊条,焊制了大批球罐,在使用一段时间后,经开罐检查,发现了大量裂纹及其它缺陷。以后的锅炉压力容器焊接标准只推荐使用低氢型药皮焊条焊接碳钢和低合金钢制锅炉与压力容器。
  到目前为止,尚未见到适用于焊制锅炉压力容器的药芯焊丝渣系的研制成果报告,及实际使用效果报道。
  2.2药芯中药粉料的均匀性药芯焊丝中的药粉料是保证焊接过程稳定,施焊工艺良好和熔敷金属化学成分的基本条件,药粉料的均匀性显得更为重要。
  药粉料中有10余种组分,与焊条药皮、烧结(把粉状物料转变为致密体的过程)焊剂的药粉料加水玻璃湿混不同,药芯焊丝的药粉料不加水玻璃进行干混,由于药粉料中各组分的颗粒度不一样,比重也不同,干混过程中药粉料中各组分难以做到均匀一致。
  药芯焊丝生产线,是高速运转的钢带制管拉拔线。药芯焊丝生产线对填粉机构要求很高,其关键是要求在高速运转时,能够有效的调整药粉料的填充系数和保证填充系数的稳定性。高速运转下药芯焊丝的药粉密度是可变的,药粉填加装置的长期使用与磨损等一系列因素,都容易造成填充系数的不一致,甚至断粉、焊丝空心。
  药芯焊丝的典型截面形状如所示。有缝的、不规则截面形状的药芯焊丝,从根本上否定了在4检测药粉料的填充系数和填充系数的稳定性,大多数药芯焊丝生产厂都采用随机截取法进行抽检,抽检只是药芯焊丝的间断取样数据,难以完全说明整个生产线在连续运行时的填充系数及药粉料均匀性。
  2.3性能的稳定性药芯焊丝熔敷金属的性能主要是力学性能,这与药粉料均匀性、填充系数和填充系数稳定性有关。
  但药粉料的重量只占药芯焊丝总重量的15%~20%,盛装药粉料的薄钢带的性能对药芯焊丝熔敷金属的性能影响不可勿视。薄钢带的厚度一般为0.5m
  M、0.6mm和0.8mmo钢带的化学成分与力学性能直接影响到药芯焊丝熔敷金属性(property)能。当不同炉批号的钢带、同一炉批号的钢锭头部与尾部所制成的薄钢带化学成分与力学性能有较大的差异。为了保证熔敷金属力学性能,药粉料配方应及时加以调整,当实际大生产中做不到及时调整时,则很难保证药芯焊丝熔敷金属的性能稳定性。承压设备焊合材料技术条件中规定熔敷金属抗拉强度上限值与下限值之差为lOOMPa,当药粉料和薄钢带都处于一个不稳定状态时,药芯焊丝的熔敷金属的抗拉强度是难以保证达到标准规定范围。
  药芯焊丝生产厂应提供保证熔敷金属性能稳定性的措施,有效的控制手段以及积累的数据,证明药芯焊丝熔敷金属性能稳定性。储气罐不同分:碳素钢储气罐、低合金钢储气罐、不锈钢储气罐。按照压力分:低压储气罐、中压储气罐、高压储气罐。储气罐(压力容器)一般由筒体、封头、法兰、接管、密封元件和支座等零件和部件组成。此外,还配有安全装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件。
  2.4溶敷金属的冲击初性在今年的北京埃森焊接切割展览上英国某药芯焊丝生产厂的华人焊接冶金博士告诉笔者,他们生产的铬钼钢药芯焊丝富氩焊接时,其熔敷金属在室温下冲击吸取功保证值大于26J,―般为25~35J,这是一个可信的数据。在同一展览会上其它参展商所发的产品样本上药芯焊丝熔敷金属冲击吸取功都远远高于100J,实际情况不得而之。国内某企业最早使用药芯焊丝组焊压力容器,抽取12份焊接工艺评定报告和产品焊接试板报告。其焊接缝金属冲击功小于50J的占66%,而>100J只占33%.使用单位认为无缝药芯焊丝熔敷金属冲击吸取功较篼且稳定。
  广州4个船厂对4个牌号的药芯焊丝复验结果见表1,可见熔敷金属冲击吸取功都不高,与上面数据相当。
  药芯焊丝熔敷金属冲击性不高有其固有原因,随着保护气体中;药芯焊丝的熔敷金属扩散氢含量,及裸露在大气环境下检测结果;用药芯焊丝电弧焊施焊焊缝的检验要求;国外使用药芯焊丝电弧焊的实例;采用药芯焊丝电弧焊焊制压力容器、锅炉的定期检测。
  事实上,中石化某企业早已发现“国产药芯焊丝质量不稳定,时常有药粉填充不均匀或断药粉、焊丝j粗细不均,致使焊接过程时常出现气孔缺陷”、压力容器焊接质量如何,安全可靠性如何,锅炉压力容器的焊接接头的服役性能与安全可靠性,没有直接方法马上给出结论,这只有靠长期实践来检验。不锈钢储罐有较强的耐腐性,它不受外界空气及水中余氯腐蚀。每个球罐出厂前均经受超强的压力测试和检验,在常压下使用寿命可达100 年以上。“原中石化三企业采用药芯焊丝电弧焊工艺焊接的数十台液化气球罐使用至今,仍然在安全运行”,不能成为药芯焊丝电弧可用于锅炉压力容器的依据,“使用至今”也只有3~4年时间,焊接接头内部缺陷如何,性能如何,无损检测结果以及开罐检查情况都不知晓,如何能得出安全运行的结论呢,还是同一编辑的文章中所述“采用T711LH药芯焊丝焊缝金属焊态下0*冲击吸取功为79、77、63J,焊后热处理状态下冲击收功为74、54、50、40、47、51J*,*冲击吸取功低于埋弧焊与焊条电弧焊,但有较大的裕量”;若处于-19*下冲击吸取功还会有裕量吗,采用新型焊接材料焊制锅炉压力容器,其正常程序是在调查研究、科学认证基础上试制出12台典型产品,并放人供剖解试件,投用后长期进行跟踪,定期检测,经服役一阶段时向后,提出各项报告与资料,进行鉴定,而后才有可能大面积推广。用大量的具有爆炸危险的锅炉压力容器当作药芯焊丝电弧焊的试验品,这种做法不可取,试验品本身也存在隐患。
  3结论使用药芯焊丝电弧焊焊制锅炉、压力容器的前提是确定药芯焊丝合适的渣系,确保药粉料的均匀性及熔敷金属力学性能稳定性,充分掌握药芯焊丝的焊合性。
  组织专门队伍,对采用药芯焊丝焊制的锅炉、压力容器进行定期跟踪检验。
  适当时机、组织专家论证会,对采用药芯焊丝电弧焊焊制锅炉、压力容器进行评价。