还剩1页未读,继续阅读
文本内容:
中板09MnNiDR钢焊接工艺性能试验摘要通过对09MnNiDR钢进行焊接工艺性能试验,来获取满足-70℃的低温冲击韧性的要求并提出解决09MnNiDR焊接过程中影响其低温冲击韧性的因素及采取的工艺措施关键词09MnNiDR;焊接工艺性能试验;-70(冲击韧性1前言去年以来我公司陆续接到09MnNiDR钢制低温设备订单,基本属于二类压力容器其设计温度为-70℃厚度16~32mm09MnNiDR属于低温压力容器用钢板,其最低工作温度可达-70℃o按GB3531-2008《低温压力容器用低合金钢板》和2012年7月11日发布的1号修改单中要求熔敷金属和热影响区各取三件V型冲击试样,在-70℃下平均冲击吸收功要求达到34J且每组三件试样中只允许有一件试样可低于34J但不得低于24J考虑到设备的结构因素,为提高生产效率决定采用以埋弧机械化焊为主的焊接方法但是埋弧焊的焊接热输入大,会使焊缝低温冲击韧性降低,这对于09MnNiDR低温钢的焊接是不利的,因此必须选用合理的焊丝、焊剂匹配,以提高焊接接头的低温韧性09MnNiDR钢的焊接性分析109MnNiDR钢的化学成分及力学性能09MnNiDR钢的化学成分及力学性能见表1及表2表109MnNiDR钢的化学成分(质量分数)(劲表209MnNiDR钢的力学性能
2.2焊接性分析由表1可知,09MnNiDR钢的碳当量为
0.36船淬硬倾向不大,室温下焊接一般不会产生冷裂纹,09MnNiDR钢在正火状态下交货,其S、P含量控制的极低,也不易产生热裂纹09MnNiDR钢薄板在焊接时,不需要采取特殊工艺对于中厚板在焊接刚性拘束较大或环境温度过低时,在焊前应进行预热3焊接工艺评定试验焊接工艺评定试验标准,按NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》的有关规定进行评定,焊接方法为SAW主要对焊接接头的焊缝区和热影响区的低温冲击韧性进行评定试验
3.1焊接工艺评定试验的选材焊剂的选择焊剂的碱度对低温韧性影响较大焊缝中的氧化物是降低冲击韧性的主要夹杂物,降低焊缝中的含氧量可以明显的提高其韧性,而焊缝金属中的含氧量与焊剂碱度有关,焊剂的碱度越大,焊缝中的含氧量越低,焊缝金属的冲击韧性就越高,因此酸性焊剂不能用于低温钢的焊接,焊剂中的S、P含量也应严格控制SJ208DR(由哈尔滨威尔焊接有限责任公司提供,符合AWSA
5.23E7P10标准规定)是氟碱性焊剂,高碱度低氢性烧结焊剂,焊剂中的碱性氧化物CaO+MgO含量较多,焊接的碱度为
2.0〜
3.0且S、P含量较低SJ208DR还具有松装密度小、熔点高等特点,适用于大热输入焊接,冶金效果好等优点,焊缝和热影响区能获得较好的强度、塑性和韧性配合的优点SJ208DR成分见表3表3SJ208DR焊剂的碱度及成分(*)
3.
1.2焊丝的选择埋弧焊丝的选择既要考虑焊剂成分的影响,又要考虑母材成分的影响为达到所要求的焊缝金属成分和力学性能,特别是低温冲击韧性,故考虑选用H09\InNiDR焊丝,该焊丝属高Ni焊丝,Ni元素可显著提高焊缝金属的低温冲击韧性,通过焊剂对焊缝金属的合金元素补给,从而能确保焊缝金属的化学成分,以保证焊接接头的力学性能和低温冲击韧性H09MnNiDR焊丝化学成分及熔敷金属力学性能见表4及表5表5H08MnNiMoA焊丝与焊剂SJ208DR配合的熔敷金属力学性能
3.2工艺措施根据09MnNiDR钢的焊接特点,采取以下工艺措施
2.1严格控制焊接线能量严格控制焊接线能量,最大限度地减少过热,焊接时尽量采用快速多层多道焊,以减少热输入量,并利用后一道对前一道焊的热作用,达到细化晶粒的效果,施焊时还应严格控制道间温度小于150C并尽可能地不连续施焊
2.2适当加大坡口角度,以增加焊道数量
2.3严格控制焊道厚度,控制在W4m限
2.4避免产生弧坑、咬边、未焊透及焊缝成形不良等缺陷3工艺评定试验
3.1焊接工艺参数的选择在工艺措施制定完成后,根据工艺评定标准,确定合适的覆盖范围,并结合我公司的实际情况进行评定,评定标准为NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》按照上述工艺措施,经反复试验,确定了焊接工艺参数焊接工艺参数见表6表6焊接工艺参数
3.
3.2焊接坡口的选择焊缝坡口的选择如下图4工艺评定试件焊后经外观检查及射线探伤,然后进行580C保温3小时的高温回火热处理5试验结果以上工艺评定试件按NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》标准规定进行力学性能试验,拉伸和弯曲试验结果合格,低温冲击试验结果见表7表7夏比V形冲击结果4结论1公司选用的H09MnNiDR+SJ208DR在焊接09MnNiDR钢时有着较好的低温冲击韧性2焊丝中加入Ni元素可以提高焊缝区的低温冲击韧性
4.3尽量采用小的焊接线能量,最大限度地减少过热、细化晶粒
4.4尽量采用快速焊接,多层多道焊,适当的增加坡口角度,并严格控制道间温度,以提高焊缝区和热影响区的冲击韧性作者简介CSiMnNiPSGB3531标准
0.
120.15-
0.
501.2-
1.6O.3-O.
80.
0200.015材料复验8=16mm
0.
100.
311.
40.
650.
0150.005\板厚mm抗拉强度Rm(N/mm2)屈服强度RcL(N/mm2)伸长率A%180弯曲试验弯心直径冲击试验温度C冲击吸收功KV2JGB353I标准6~I6440~57030023d=2a-703416-36430-56028023d=2a-7034材料复验8=16mm48030530d=2a-70748176碱度SiCh+TiOzCaO+MgOAhO^+MnOCaF:SP
2.0-
3.018-2425-3220-2220-
240.
0150.025表4H09MnNiDR焊丝化学成分CSiMnNiPs.
0450.
161.
43.
550.
0060.007抗拉强度RnN/mTn2屈服强度Ra.N/mm2伸长率A%冲击试验温度C冲击吸收功kv2j51542031-70124/102/156母材规格mm焊接方法焊材电流A电压V焊接速度cm/niin线能量KJ/cm道间温度℃侦热温度℃8=16SAWH09MnNiDR+SJ2O8DR400-50030-3245-
5035.5150室温试件编号低温冲击吸收功KV2J-700焊缝区热影响区166962538335979。