A516Gr_60低温钢使用国产焊材的工艺研究.docx

A516 Gr.60 低温钢使用国产焊材的工艺研究陈文学(秦皇岛市泰德管业科技有限公司，河北 秦皇岛 066004)，Study on the welding process of domestic welding material for A516Gr60 low-temperature steelCHEN Wen-xue(Qinhuangdao Taidy FlexTech Co，Ltd，Qinhuangdao 066004，China)Abstract：The polypropylene device in the certain petrochemical industry，which our company is in charge of manufacturing part of expansion jointsThe product design temperature is 46 ，the pressure needs to choose A516 Gr60 lowtemperature steel materials which is recommended by ASME criterionIn order to ensure product performance we make process evaluation experiment pre- production，the experimental data show that the welding connector performance can satisfy with GB1501998 or ASME requirement by choosing domestic J507DR，J507 welding rod，but it must draw up reasonable welding process and strictly control the welding heat input and the layer temperatureKey words：A516Gr60；low-temperature steel；process evaluation；welding process；line energy；layer temperature前言A516Gr60 钢板是 ASME 规范中推荐使用的 无镍低温钢材料，使用温度18 60 2。因其性能优越，在世界各国的低温压力容器中广泛应用。该 项目中需用到 127 mm 的 A516Gr60 卷制钢管， 产品设计压力 27 MPa，最低使用温度46 ，为满足 设计要求，生产前依据 JB47082000 的相关要求做 了工艺评定试验。1母材性能分析11母材化学成分由表 1 可以看出该材料的有害元素 S、P 含量 比较低，而 Mn 含量比较高，有利于提高低温韧性， 并起到固溶强化作用。0表 1 母材的化学成分12 母材力学性能对母材进行室温拉伸试验和低温夏比冲击试 验，拉伸试验按标准 GBT2282002金属材料试验室温拉伸试验方法进行，取样 2 件；冲击试验按 GB T2292007金属材料 夏比摆锤冲击试验方法进 行，取样 3 件。具体力学性能数据如表 2 所示。13 母材焊接性分析依据国际焊接学会(IIW)推荐的碳当量计算公 式，按表 1 提供值评估焊缝热影响区的淬硬倾向。收稿日期：20101109作者简介：陈文学(1980)，男，河北秦皇岛人，主要从事压力管 道元件装配和焊接工艺的研究工作。 22Electric Welding Machinew(Nb) w(Ti) w(Ni) w(Cr) w(Cu) w(Mo)w(B)Ceq0001 0002 0010010010002 2106 032项目w(C) w(Si) w(Mn) w(P)w(S)w(Al)w(V)提供值 0150250890012 0005 003003复检值 014 0250900009 0007 摘要：某石化行业的聚丙烯装置由泰德管业科技有限公司承揽部分膨胀节的制造，设计温度为46 承压接管材料选用 ASME 规范中推荐使用的 A516Gr60 无镍低温钢，为保证产品的低温使用性能，生 产前进行了工艺评定试验，通过试验数据表明，合理制定焊接工艺，选用国产 J507DR、J507 焊条，严格 控制焊接线能量和层间温度，获得的焊接接头性能能满足 GB1501998 或 ASME 标准1的要求。 关键词：A516Gr60；低温钢；工艺评定；焊接工艺；线能量；层间温度中图分类号：TG45711 文献标识码：A 文章编号：10012303(2011)06002203陈文学：A516 Gr60 低温钢使用国产焊材的工艺研究第 6 期焊接工艺表 2 母材的力学性能表 4 试验用焊条熔敷金属的力学性能CEIIWw(C) w(Mn) w(CrMoV) w(CuNi) 36A516GR60：515CEIIW017 089 00100020003 001001 6515J507DR0323由于试验板厚 127 mm，CEIIW04，可知该钢 材淬硬倾向不大，室温焊接不易形成冷裂纹，工艺焊 接性良好，焊前不需要预热3。因此该钢材焊接的主 要问题是防止焊缝和过热区出现粗晶过热组织，保 证焊缝和过热区的低温韧性。22坡口形式两试件均采用平板对接，带钝边 V 形坡口，角 度 605，钝边 15 mm，组对间隙 05 mm，如图 1所示。2 焊接工艺评定试验21 焊材选择低温钢的焊接材料选择尤为重要，结合该材料的 化学成分、力学性能的匹配原则，并综合考虑质量和成本，分别选用了哈焊研究所研制的 J507DR(规格 32 mm、 40 mm)和天津大桥生产的 J507(规格 32 mm、 40 mm)焊条进行对比试验。试验用焊 条熔敷金属的化学成分和力学性能分别如表 3、表4 所示。图 1 焊接接头简图(尺寸单位：mm)23焊接工艺参数两试件均采用焊条电弧焊施焊，设备型号 ZXG F3001。打底焊选用 32 mm 焊条，盖面焊选用 40 mm 焊条，焊前 J507 焊条经 350 烘焙 1 h， J507DR 经 380 烘焙 12 h，放入恒温桶内随用随 取。严格控制电弧长度，避免空气窜入熔池，形成气孔 缺陷。两试件的焊接参数及操作过程要保证一致， 并符合表 5 要求。焊接线能量控制在 14 kJcm 左右4，层间温度控制在 80 150 ，具体参数如表 5 所示。表 3 试验用焊条熔敷金属的化学成分表 5 焊接工艺参数表HP087HP08824注意事项(1)焊前坡口表面及两侧各 20 mm 范围内的水 分、铁锈、油污、氧化物等有害杂质必须清理干净，直至露出金属光泽。(2)焊条尽量不要摆动，采用直线焊，电流不宜过大，短弧操作。(3)焊接过程中应严格控制焊接线能量，最大焊 接线能量值不超过 15 kJcm。(4)每道焊后需认真检查，彻底清除焊道表面熔渣 及各种表面缺陷，尤其是接弧处，避免出现气孔缺陷。 Electric Welding Machine 23 试件编号焊材牌号焊材规格mm电流极性电流 IA电压 UV焊接速度 vcmmin1层间温度 TJ507DR 32DCRP1081922 14180150J507DR 40DCRP1552123 15480150J507 32DCRP1081922 14180150J507 40DCRP1552123 15480150牌号规格mm w(C) w(Si) w(Mn) w(S)w(P) w(Ni)32005 029 107 0004 5 0008 9 062J507DR40005 028 124 0004 2 0010 0 06032007 032 113 0015 0 0023 0J50740007 058 132 0010 0 0023 0牌号拉伸实验规格 屈服强度 抗拉强度 延伸率mm sMPa bMPa 冲击实验温度冲击功TAkvJ3247858530046 150，142，1354045555030046 125，130，128J507 3245654528646 101，107，1024044653230046 103，110，109母材 A516Gr60拉伸试验屈服强度 sMPa抗拉强度 bMPa延伸率 冲击试验温度 T冲击功 AkvJ冲击功平均值 AkvJ提供值398049530051102，111，971033复检值401251531251104，95，1211067第 41 卷焊接工艺(5)清渣及消缺工具选用钢丝刷和角磨机。消缺修磨处不得存在细长狭窄深沟，不要破坏或改变坡 口角度。25焊后检验及试验(1)X 射线无损检测。评定标准执行 JBT473022005，检测比例 100，两试件均达到了级标准。检测后标记出缺陷位置， 以便避开缺陷取样，保证弯曲试验和冲击试验的准确性和真实性。(2)力学性能试验结果如表 6 所示。表 6 焊接接头力学性能试验结果HP087HP088力学性能试验执行 JB47082000钢制压力容器焊接工艺评定标准要求，其中 HP087 弯曲试验 比标准要求更严格，所有试样的低温夏比冲击试验按设计温度降低 5进行试验。由表 6 数据可知，两 试件的焊接接头冲击韧性能够满足 ASME 规范标 准1(45 ，AKV27 J)、GB1501998钢制压力容器 (AKV18 J)和 SHT35252004石油化工低温钢焊 接规程(AKV18 J)的要求。接头性能均能够满足46 的设计要求。该材料的焊接关键在于制定合理的焊接工艺，严格控制线能 量和层温，尤其是线能量的控制，对于焊接接头的低温冲击韧性有很大的保障。参考文献：SA516516M，Stand specification for pressure vessel plates，Carbon steel，for moderate and lowertemperature serviceS邱正华，张桂红低温钢及应用J石油化工设备技术，2004(5)：1620中国机械工程学会焊接学会焊接手册第 3 版第 2 卷：材 料的焊接M北京：机械工业出版社，2007 蔡平霞焊接工艺对低温钢 SA516Cr60 焊接接头组织和 性能的影响D南京：河南大学，200612结论通过工艺评定试验和各项数据表明，A516 Gr60低温钢具有良好的低温韧性，焊接性优良，焊前无 需预热，选用国产 J507DR、J507 焊条，获得的焊接334000000000000000000000000000000000000000000000好 书 推 荐 ， 欲 购 从 速 ！智能化焊接机器人技术书号：0196售价：4300 元本书介绍与智能化焊接机器人关键技术研究进展的相关内容：涉及焊接机器人视觉传感的焊接环境、初始焊接位置识别与自主导引；基于直接视觉传感跟 踪；焊接熔池区视觉传感、熔池图象处理与特征提取；焊接动态过程知识提取与建模；机器人焊接熔池动态过程及其焊缝成形智能控制；智能化焊接柔性加工单元系统(WFMCS)集成、Petri 网格建模优化制度；机器人焊接柔性制造系统的多 智能体协调控制；基于网络的焊接机器人远程控制技术，以及智能化焊接机器人 关键技术的部分应用实例介绍等。本书可供高等院校焊接自动化、工业机器人、机电 一体化、工业过程控制、材料加工工程等专业领域的教师、研究生和高年级学生的 研究与教学参考之用，也可供有关研究院、企业从事相关领域研究和技术开发人员参考使用。 24Electric Welding Machine00000000000000000000000000000