关键词: 16MnDR钢; 焊接工艺试验; 低温冲击韧性
16MnDR钢属于常用的铁素体型低温压力容器用钢,其最低工作温度可达-40 ℃[1-2]。为了验证我单位产品(主材16MnDR钢)焊接工艺的正确性,获得良好的焊接接头力学性能,提高产品焊接速率和焊接质量,按照产品设计图纸和相关标准要求进行了16MnDR钢埋弧焊焊接工艺评定试验。试验后对焊接试板进行了外观检验,无损检测,力学性能试验和弯曲试验等检验和结果评价。
1 试验
1.1 焊接试板
通过分析产品的结构特点和焊接工艺评定适用于焊件厚度覆盖范围,选用对接焊缝进行焊接工艺评定试验。准备焊接试件所用16MnDR钢板经过化学成分和力学性能复验并合格(复验标准GB 3531-2014《低温压力容器用低合金钢板》),试件为双V形坡口(见图1),钝边6mm, 坡口角度90°,坡口采用铣边机加工而成,焊前必须将坡口和坡口两侧各25mm宽度范围内影响焊接质量的物质(氧化物、锈、油污)用钢丝刷或打磨的方法去除。焊接试件装配完成后,采用手工电弧焊进行定位点焊,并焊接与试件相同厚度、材质的引弧板和熄弧板。
图1 焊接试件简图
1.2 试验设备
本次焊接工艺评定试验所用焊机为MZ-1000直流焊机。
1.3 焊接材料
焊材选择根据设计图纸要求,保证焊接接头强度、塑性不低于母材标准规定的下限,冲击韧性不低于母材标准规定下限 ( 母材要求≥47J,NB/T 47014—2011《承压设备产品焊接试件的力学性能》中焊接接头要求≥24J) 要求,根据查找相关技术资料[2-4],决定采用标准为φ3.2 mm-H10Mn2焊丝,其焊缝金属具有良好的机械性能,保证了焊缝低温韧性,且焊丝熔化速率大、效率高、焊接工艺性能良好,匹配焊剂SJ101。焊剂在试验前进行330℃烘干,保温2h。
1.4 焊接工艺
焊接时由持证、操作技能熟练的焊接操作工进行焊接,严格控制焊接线能量,按照预焊接工艺规程参数进行焊接。采用双面焊工艺,焊接工艺参数如表3所示。焊前不预热,焊后进行去应力退火热处理,按照产品标准的要求,厚度16mm 的焊缝需要进行(620±20)℃,保温2h,消除应力和改善焊接接头的综合性能。
1.表3 16MnDR试板焊接工艺参数
2. 焊后检验
焊接试验结束后,先经过目视检验,焊缝表面无肉眼可见缺陷(表面裂纹、未焊透、气孔、夹渣、弧坑)。焊缝余高:正面1mm,背面2.5mm满足容规GB150.4-2011要求。经过目视检验合格后,焊接接头进行100%射线无损检测检测(无损检测主要目的是为了避开焊接缺陷部位取样,排除焊接缺陷对力学性试验结果影响),检测结果合格,检测标准NB/T47013-2015,合格级别I级。
3 力学性能检验
焊接接头经射线无损检测合格后,按照热处理工艺进行热处理,最后进行力学性能试验,焊接接头力学性能试验结果如表2。
表2 焊接接头力学性能
由试验结果可知,试件焊接接头的抗拉强度(520MPa, 525MPa)均不低于母材规定值的下限值,说明采用拟定的预焊接工艺焊接的焊接接头具有稳定的抗拉强度,横向侧弯试验后均无超标缺陷,焊缝和热影响区-40℃低温时的冲击吸收功均高于母材的规定值47J,说明焊接接头具有优良的冲击韧性。
4 结论
采用φ3.2mm-H10Mn2焊丝和SJ101焊剂匹配,根据NB/T 47014—2011《承压设备焊接工艺评定》标准和产品设计图纸技术要求进了16MnDR钢的埋弧焊的焊接工艺试验,通过采用合理的焊接工艺参数和正确的焊接工艺措施,获得了满足标准和产品设计图纸技术要求的焊接接头。
参考文献:
[1] 李亚江.焊接冶金学[M]. 北京:机械工程出版社,2006。.
[2] 周子业.16MnDR 厚钢板焊接裂纹的分析与处理[J]. 金属加工. 热加工,2012(6):63-64.
[3]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册—材料的焊接[M].第三版.北京:机械工程出版社,2007.
[4]李静,赵倩.低温钢16MnDR焊接工艺研究[J]. 热加工工艺, 2015(3):240-241.
论文作者: 任凌云,祁学潮,张立强, 崔宏伟
论文发表刊物:《城镇建设》2020年3期
论文发表时间:2020/4/3
标签:焊接工艺论文; 标准论文; 低温论文; 力学性能论文; 产品论文; 焊剂论文; 韧性论文; 《城镇建设》2020年3期论文;