15MnNiDR压力容器埋弧焊焊接工艺探讨

We l d i n T e c h n o l o V o 1 3 4 N o 5 O c t 2 0 0 5 焊接质量控制与管理 6 9 文章缩 号： 1 0 0 2 - 0 2 5 X( 2 0 0 5 l 0 5 - 0 0 6 9 - 0 2 1 5 Mn N i DR 压 力 容 器 埋 弧 焊 焊 接 工 艺 探 讨 刘 斌- ，张 勇 ，张 国松 ，邢 芳 ，高春 华 ( 1 大庆石油化工机械 厂 ，黑龙江 大庆 1 6 3 7 1 1 ；2 大庆石油化 工工程检测技术有限公司 ，黑龙江 大庆 1 6 3 7 1 1 ) 摘 耍：时1 5 Mn N i D R低温钢采 用埋弧 焊方法进行焊接 工艺试验研 究 ，检验焊缝质量 ，分析 焊接接头的低温 冲击韧性 ，测试其 力学性 能。 试验 结果表明 ，只要焊接材料 匹配正确 ，工艺参数合理 ，所获得 的焊接接 头质量 良好 ，焊接接 头强度、塑性和低温 冲击韧性均 能达到 母 材 水 平 。 关键词 ：1 5 Mn N i DR；埋 弧焊；低 温冲 击韧性 ；焊接材料 中圈分类号 ： 7 5 文献标识码 ：B 近几年来 ，随着炼 油化 工装 置设 备的不断 改造 。对于- 7 0 一 - 4 5低温压力容器应 用越来越广泛 ，过去经常使用的2 5 N i ， 3 5 N i 低 温钢 ，不但 成本高 ，而且 由于 钢中含N i 较 多 ，焊 接时 的热 裂纹倾 向较大 ，增 大 了焊 接难 度 ，因此 ， 目前 国内的低 温设备材料 多用 1 5 Mn N i D R，是0 5 N i 系低温钢板 ，并 在国家标 准 中正式 列入 。2 0 0 4 年初 ，本公司接 到1 5 Mn N i D R 低 温压 力容 器 的设 备制造 任务 ，保 证焊接质 量是保 证设 备整体 质量 的关 键 。为此 ，采用埋 弧焊进 行主体 焊缝 的焊接 ，对于 本公 司来 说 ，该 焊接方法用 于低 温钢尚属 首次 ，而其 焊接材 料 、工艺 参数是影 响焊接接 头低 温冲击韧性 的主 要因 素。本文通 过焊 接 工 艺 试 验 ，研 究 焊 接 接 头 的 力 学 性 能 和 冲 击 韧 性 ，为 l 5 M n N i D R 低 温钢在本公 司压力 容器制造 中提供 了充分的技术 支持。 1 设备制造技术要求 1 1 设备 主体材料 为l 5 M n N i D R，8 = 1 6 to n i ，按 图样要求 对钢 板 的化学成分 、力学性能进行 复验 。 1 2 设备规格大( 西l 8 0 0 mm x l 6 m mx 4 2 0 5 0 m m) ，且 焊后 需 要做整体消除应 力热处理 。 l - 3 容器 的A，B 类焊 缝进行 1 0 0 射线 探伤 ，符合J B 4 7 3 0 1 9 9 4 压力容器无损检测 I 级合格 。 1 4 产 品焊接试板做拉 伸 、弯 曲及低温 冲击试验 ，冲击温度 为- 4 5，冲击吸收功A v 2 7 J 。 2焊 接 工 艺 2 1 试验材料 母材 为 1 5 M n N i D R低 温钢板 ，规 格为7 5 0 m mx l 5 0 mm 1 6 m m， 2 件 。 焊 接 材 料 选 用 哈 尔 滨 焊 接 研 究 所 的 H W H0 9 Mn Ni DR 0 11 1 1 13 焊 丝 ，HW s J 2 0 8 DR焊 剂 ，l 2 6 o目 。焊 丝 的化学成分及力学性能见表l 。 收疆 日j I I ：7 0 0 5 - 01 - 2 6；修回 日期 ：2 0 0 5 - 0 7 1 8 襄1 HW- H0 9 Mn N i DR化学成分殛力学性能 化学成分 ( 质量分数) ( ) 力 学性能 _ _ _ 砚 C Mn P S Ni C u An _ J ( _ 4 5 ) 】 P a MP a ( ) O0 2 6 n2 8 n9 2 n0 0 7 O 0 0 6 3 3 4 O 0 8 5 5 5 4 5 0 2 8 1 3 5 ，1 5 0 ， 1 4 4 2 2 焊接方法及工艺参数 采用埋 弧焊 ，试板 开X形坡 口 ，坡 口形 式见 图l ，焊接工 艺参数 见表2 。 圈1 焊接 坡口形式殛 尺寸 衰2 焊接 工艺参教 焊接 焊接 电流 电弧电压 焊接速度 焊 丝牌号及规格 n u n 极性 方法 A ( m h ) S A W HW- HO g Mn N i D R 4 , 1 0 6 0 0 - - 6 5 0 ， 6 4 D C + 2 O 3 O 2 - 3焊接缺陷及 预防措施 在 埋孤 焊焊 接 过程 中 ，主要产 生 的缺 陷是 气孔 及夹 渣 ， 为此要采取适 当的措施来消除该缺陷。 ( 1 )焊接前将坡 口及其两侧各3 0 m i l l 范围内的铁锈用砂 轮 打磨 清除干净 ，直至露 出金属光 泽 ，再用丙酮 去除坡 口处 的 油 污 。 ( 2 )焊 丝使用 前要用 丙酮清 除表 面 ，并且 焊剂也要 严格 按照使用说 明书进行烘 干。 ( 3 )焊接过程 中严格进行层间清理。 2 4焊后热处理 试件焊后放 入箱式热处理炉进行 热处理 ，升 温速度 2 0 0 h ；保 温温 度5 4 0 5 8 0 o C，保 温时间 为l h ；冷却 方式 采用 空冷 ，这样可 以扩大温度 降低梯度 ，提高 焊缝金属 的冲击 韧 性 。 维普资讯 7 O 焊接质量控制 与管理 焊接技术 第 3 4卷第 5 期 2 0 0 5年 l O月 3试 验 结 果 3 1 焊接质量检验 对 焊接接 头外表 面进行 观察 ，焊缝及 热影 响区无过 热倾 向 ，焊 缝截 面饱满 ，余 高尺 寸合理 ，未发 现气 孔 、未熔 合 、 未焊透及咬边等缺陷 ，焊缝质量 按J B 4 7 3 1 9 9 4 进行 1 0 0 射 线探伤 ，I 级合格。 3 2 焊接接头低温 冲击韧性 l 5 Mn N i D R低温钢 由于碳含 量低 ，其淬硬倾 向和冷裂纹倾 向小 ， 具有 良好的焊接性 。焊 后对焊缝 金属进行 了力学性 能 试验 ，具体数据 见表3 。 寰3 l S Mn NI DR低噩锕母材和焊接接 头力学性 能 抗弯性能 位置 o ,MP a o , MP a 6( ) A J( 45) 断裂位置 口 r = l 8 0 。 母材 5 7 5 4 2 0 3 0 1 6 4 ，1 7 4，1 0 4 靠 近 热 影 焊缝 5 7 0 ，5 7 5 4 6，5 6，4 0 无裂纹 响 区 的 母 热影响区 2 3 8 ，2 5 3，2 5 1 材断裂 由上可 见 ，1 5 Mn N i D R 低 温钢采用埋弧焊 ，焊接接头具 有 优 良的综合性 能 ，尤其是 低温 冲击韧性 完全满 足设计 图样 的 要 求 。 4结 论 ( 1 )1 5 Mn N i D R 低 温钢采用 埋弧焊 ，选用 合理的焊接 材料 及 焊接工艺 参数 ，严 格控制 材料 中的S ，P 等 杂质 ，焊缝成形 美观 ，焊接质量优 良。 ( 2 )焊接 接头强度 、塑 性及 低温 冲击韧性 均达 到母材水 平 ，符合设计要求 ，具有优 良的综合力学性 能。 ( 3 )l 5 Mn N i D R 低温钢 焊接工艺试验 研究 的成功 ，为今后 低温压 力容器 的制造提供 了可借 鉴 的经验 ，同时 提高 了劳动 效 率 ，降低 了劳动强度 。 参考 文献 ： 1 中国机械工程学会焊接学会 焊接手册( 第2 卷 ) M 北 京：机械工 业 出版社 ，2