脱硫装置工程焊接

一．脱硫装置工程的焊接概况

脱硫装置工程一般包括常压容器、烟气通流部分及钢结构，总体上看，脱硫装置工程在焊接方面的重要性显然比锅炉、汽轮机本体以及压力管道较为次要。按照焊接专业特点区分，主要分为以下几部分：

1．常压容器——常压容器指脱硫装置中的箱体和罐体，如氧化塔、吸收塔、冷却塔和贮罐等，其运行状态是常压，容器壁主要承受液体静压力，介质基本不存在或不高的有害有毒的情况，运行过程中又是依靠内壁的防腐层防腐蚀和防磨，所以，技术监督等级不高。这些箱体和罐体一般采用Q235A钢制造，少有采用Q235B钢的，焊接满足焊透要求即可，一般有少量的无损检测作为检验监督手段。

2．烟气通流部分——烟气通流部分指脱硫装置与锅炉尾部烟道连接的部分，也包括喷嘴、管线、和风机的腐蚀，其运行状态是较低的风压、一定的温度及烟气中的介质形成的磨损和腐蚀，其中焊接方面只关心烟道设备，其余部分不是焊接解决的问题。

一般把烟道分为两个部分看待：

烟道的主体部分：烟道是导入烟气到脱硫装置，由于温度较高，烟气中的有害物质一般不会造成金属壁的严重腐蚀，所以，这部分一般采用Q235A钢制造，少有采用耐大气腐蚀钢制造的，焊接主要保证密闭性；

烟道的尾部：此部分是进入脱硫装置前的烟道，由于温度有所降低，产生了结露的可能，烟气中的硫、磷、氯离子等化合物（酸酐）可以溶入露点对金属壁形成的酸腐蚀，这种腐蚀往往在运行温度下很严重。在此部位，为防止腐蚀采用了一些较高级的不锈耐蚀钢，采用的钢材一般与脱硫装置的设计和生产厂家有关。这部分往往是焊接方面关注的重点，其重要性不是焊缝的强度，而在于不锈耐蚀钢自身接头以及和烟道的主体部分的钢材形成的异种钢接头的完整性、密闭性。应该注意，在CICETE（中国国际技术交流中心出版）发表的报告中指出，目前我国上马的脱硫工程项目中，在这部分选用的钢材大部分使用了18-8型镍铬不锈钢，也包括这一类钢中的改良型，但防腐蚀效果是不令人满意的。报告指出：“绝大多数制造厂商和设计者忽视了喷嘴，管线，通风管道和风机的腐蚀。大部分腐蚀是发生在上述附件上而不是在塔体上。在采用不锈钢时，必须注意选合适的型号，镍铬18/8型不锈钢在氯离子存在时是不能抗应力腐蚀的”。

3．钢结构：

指脱硫装置的架构、平台和步道等，这部分结构的焊接只考虑连接的完整性，这里不再讨论。

二．烟气通流部分焊接

（一）烟道的主体部分的焊接

烟道的主体部分由于主要采用Q235A钢制造，焊接多使用焊条电弧焊方法，E43××（结422、结427）焊条或E50××（结502、结506、结507）均可。由于烟道壁较薄，多为4~6 mm，所以焊接采用φ3.2mm焊条，焊接电流100~130A。为保证强度和密闭性，一般采用不开坡口，留1.0~1.5mm间隙双面焊。也由于烟道壁较薄，截面大，焊缝较长，焊接变形的可能性大，所以焊接时多采用以下措施：

1．先焊接烟道外部的加固与支撑，这样可以使烟道具有一定刚度，达到减小变形的目的。

2．采用分段退焊的方法，减小焊接变形。

近年来，许多制造和安装单位采用CO2气体保护半自动焊方法焊接烟道，效果很好。

CO2气体保护半自动焊焊接方法是目前国际上焊接生产使用最多的焊接方法，在工业先进国家，其使用量占手工焊接的70%以上。该方法具有焊接熔深小，焊接变形小、质量好和效率高的特点，对于烟道这种结构特别合适。

CO2气体保护半自动焊焊接方法焊接烟道采用φ3.2mm、H08Mn2SiA焊丝，焊接电流120~150A。

对于采用“考登钢”或日本“S-TEN”这类耐候钢的烟道，由于钢材中含都有少量的Cu，还有的含有微量或Cr或Sb或Ti，焊接时要注意焊接材料的匹配，我国生产的E5015-G型中含Cu牌号的电焊条，如J502NiCu、J502CuCrNi、J506NiCu、J507NiCu、J507CuP等等都可以选择，厂家提供的专用焊条则更合适些。

（二）烟道的尾部的焊接

烟道的尾部采用的钢材种类较多，由于前述的原因，各厂家区别很大。目前，这部分的腐蚀问题逐步在受到重视，钢材的应用总体上是向高级双相钢或镍基合金发展。以下就目前掌握的情况做简单介绍，下表中列出目前掌握的用于脱硫装置烟道的耐腐蚀钢的化学成分。

表

上表中列出的钢材中有所谓超级铬镍不锈钢、双相钢和镍基合金，没有早期使用过的一般铬镍不锈钢。因篇幅所限，这里只列出已经应用的，这些类别的其它钢材不再作系列介绍，表中59镍基合金和C-276镍基合金目前的应用多些。

表中所列钢材的焊接有一个共同点，即：焊接材料和焊接方法的选用都以考虑化学成分为主。比如：SUS316L钢，按照国内大量采用的焊条电弧焊方法，应采用日本JIS D316L-XX焊条，相当美国AWS E316L-XX焊条，我国GB/T983也是用这种标注方法，为E316L-XX焊条，都与钢材牌号有联系。同理，SUS317L钢，焊条电弧焊采用日本JIS D317L-XX焊条，相当美国AWS E317L-XX焊条，我国GB/T983为E317L-XX焊条。对于SUS317LN钢，其与SUS317L钢的区别在于SUS317LN钢含N，焊接材料则与焊接SUS317L钢的焊接材料相同。

与之对应欧洲的钢材与焊接材料，牌号及钢号复杂一些，但这些材料的说明中都有与ASME（钢材）和AWS、UNS、DIN（焊材）对应的说明，确定后选择焊接材料还是很方便的。

这里要注意的是一些超级双相钢或镍基合金，我国不生产，也没有与之配套的焊接材料，获得焊接材料的渠道以制造商提供的为主。如果制造商不提供，则国内现在有很多焊接材料知名厂商的代理，如：英国METRODE（曼彻特）、德国Thyssen-Bohler（蒂森-伯乐）、美国（奥林康）、瑞典ESAB（伊萨）、日本KOBE STEEL（神钢）等等，都可以联系进口。

下面是德国某公司提供的脱硫装置的钢材、使用的焊接方法及焊接材料表，可供参考。

表脱硫装置的耐蚀合金的焊接方法及材料

三．常压容器及钢结构焊接

（一）常压容器使用的钢材

在脱硫装置设备中，使用较多的箱体、罐体都是常压容器，这些容器由于内部采用涂料防腐和防磨，理论上是可以用Q235A钢制造的，也有采用Q235B钢制造的。

这几种钢作为焊接专业的对象基本是一样的。Q235A就是低碳的普通碳素钢，只保证力学性能而不保证化学成分，在这几种钢中对焊接的影响是最不好的，原因是它的化学成分有可能存在偏析而影响焊缝性能，其它几种钢则在焊接最关心化学成分上有保证。焊接这类钢的焊接材料都是高级低碳钢，焊接这几类钢都不存在问题。考虑相同强度等级，可采用E4303（J422）、E4315（J427碱性低氢型、塑韧性好）；较多情况下，也可采用E5003（J502）、E5015（J507碱性低氢型、塑韧性好）。

（二）常压容器的焊接

常压容器焊接主要的问题是焊接变形的控制。其中，方形箱体焊接相对容易，与平时焊接的一般钢结构差不多，有箱壁的加固件支撑，增加了底板、壁板和顶板的刚度，焊接变形较容易控制；

圆形罐体有平底罐和锥底罐，平底罐焊接的难度最大，要点在容器的制造拼接顺序和焊接顺序，简单介绍如下：

1．平底罐的焊接

（1）罐底焊接

罐底焊接是难度最大的部分，主要问题是罐底的凸起变形。根据多年的工作经验，分析罐底焊接变形的时机和方向，这种变形主要是由于焊接罐底和罐壁焊缝时，周圈焊缝的收缩造成罐底向上拱起形成的。针对这种情况，目前采用的方法有以下几个要点：

a．罐底拼板要追求最小的焊接变形，要先焊接板端接的短焊缝，再焊接板纵向的长焊缝，留下中间的焊缝不能焊接。所有焊缝在长度超过500mm时，要采用“分段退焊”或“间跳焊”方法结合对称焊控制变形。

b．焊接罐底和罐壁焊缝周圈的角接焊缝。焊工在周圈均匀布置，顺着相同方向用“分段退焊”的方法将内外壁焊缝焊接完成。

c．此时罐底鼓起，将中缝定位焊割开，罐底压平，重新定位焊后焊接，直至焊接完成。

按照此种顺序焊接的罐底的残余变形可以达到标准要求。

在施工中，还有采用其它方法控制变形的，如某工程按照的美国某公司的设备，厂商带来的罐底组装工艺是采用2吨重物压住罐底进行焊接，这种方法就不用在留下中间焊缝了。

无论采用何种控制焊接变形的方法，焊接过程中一定要采用小焊接规范，这是控制变形的重点。

（2）罐壁焊接

罐壁的焊接变形问题与罐底比要小得多，产生变形的可能有两方面：

a．立焊缝由于焊接顺序不对，导致凹凸不平。

b．焊接环焊缝由于顺序不当或参数过大，远看焊缝部位细腰。

控制焊接变形主要从以下几方面考虑：

a．尽量采用双面焊接，焊缝金属填充量等于单面焊接的50%，焊接热输入量小焊接变形小。

b．同底板焊接一样，焊接过程中一定要采用小焊接规范，是控制变形的重点。

c．立焊缝采用由上向下“分段退焊”。

d．环焊缝焊工均匀分部，力争用近似的焊接电流、焊接速度采用“分段退焊”。

（3）罐顶焊接

罐顶由于有支撑的架构，产生焊接变形的可能稍小，焊接时按照一般控制焊接变形的要求焊接就可以。

罐体焊接的罐内部焊缝要注意，焊缝余高要尽量小，因为罐内要做防腐涂层，做防腐前要喷砂除锈，罐内壁还要打磨平整，所以，焊缝余高小容易打磨。

2．锥底罐焊接

锥底罐由于没有罐底鼓起变形的问题，焊接相对容易。但是毕竟还是较大的板的拼接焊接，平整度还是要保证的，所以，平底罐采用的焊接措施在这里还是要采用的。