浅谈Q345R(R-HIC)的焊接工艺付金龙论文_付金龙,

摘要:通过对Q345R(R-HIC)钢的焊接性分析,进行钨极惰性气体保护焊焊的工艺评定试验,经拉伸、冲击、弯曲、抗氢致裂纹(HIC)试验,结果表明Q345R(R-HIC)钢选用合适的焊接材料和焊接工艺参数,采用焊前预热、控制层间温度和焊后热处理等工艺措施,获得了满足湿H2S环境下使用的设备技术参数要求的优质焊接接头。

关键词:Q345R(R-HIC);焊接工艺评定;氢致开裂检验;

在压力容器的设计和制造过程中,材料选择与使用是一个十分重要的环节。我国压力容器设计和制造中普遍使用Q345R钢板。近年来,在石化行业中常常由于H2S的存在而引起设备发生损坏或破裂事故,许多学者对此进行了研究[1 ]。与此同时,具有一定抗氢诱导开裂(Hy—drogen Included Cracking,HIC)能力的钢材被冶炼出来用于制造湿H2S环境下使用的设备。国产Q345R(R-HIC)钢就是其中之一。

一、试验用钢材化学成分与力学性能

试验用Q345R(R-HIC),化学成分及力学性能见表1、表2

二、试验用焊接材料

为保证焊缝的强度和机械性能, 焊丝采用NB/T47018-2017、GB/T8110-2008 HS09MnSH3 Φ2.5哈尔滨威尔生产的实心焊丝,化学成分及力学性能见表3、表4,保护气体选用≥99.99%Ar

三、坡口加工及焊接

1 坡口型式

根据Q345R(R-HIC)的材质特点,Ar气保护焊的焊接特点,板材采用60°的V型坡口,钝边1 mm。

2 焊接工艺参数

焊接电流:120-160A,焊接电压:15-18V,焊接速度:6-12 cm/min,保护气流量9-11L/min。

3 焊接过程控制

Q345R(R-HIC)材料本身的焊接性能良好,焊接时注意层间温度,焊接层间温度不大于150℃。当厚度大于25mm焊接时应进行焊前预热,预热温度不小于80℃。如果厚度过大时,还应进行后热处理,后热温度250~300℃,保温时间可按每毫米2~2.5min计算,但不可少于30min

4 焊接设备

使用奥太WSM-400直流脉冲氩弧焊机。

四、焊后热处理

焊接残余应力会促进硫化物应力腐蚀开裂,因此焊后对Q345R(R—HIC)钢板必须进行消应热处理,温度为620℃±20℃,考虑到工艺评定的覆盖范围,保温时间延长至2.5 h,同时也要减慢升温和降温速度,升温和降温速度控制在150~180℃/h。

五、无损检测

试板焊后根据NB/T47013.2-2015的要求,应进行RT射线检测,验收标准NB/T47013.2-2015进行验收。

六、抗氢致裂纹(mC)试验

按照GB/T 4157—2006《管线钢和压力容器钢抗氢致开裂评定方法》标准进行。试验溶液为A溶液,即5%NaCl+0.5%CH3COOH+饱和硫化氢水溶液,开始时试验溶液的pH测试值为3.0,试验后溶液的pH测试值为3.6。

七、试验结果分析

通过99.99%Ar可减少飞溅,焊缝成型美观。通过拉伸试验发现,其值在板材与焊材抗拉强度范围13%以内,说明焊材基本等强于板材,符合强度要求。

通过弯曲试验发现,试样焊缝、融合线无裂纹,无起皱现象,表明焊接接头塑性及钢板表面质量均合格。

此次试验结果说明,Q345R(R-HIC)板材采用惰性气体氩弧焊,焊丝HS09MnSH3 Ф2.5,保护气体为99.99% Ar,可以满足相关技术要求。

八、 结束语

按本文介绍的焊接方法操作后,对焊接接头进行了无损检测,一次合格,无任何返修,焊接接头力学性能完全满足要求,表明制定的焊接工艺、选择的焊接材料是可行的。

参考文献

【1】《压力容器》GB/T150-2011

【2】《钢制化工容器材料选用规定》HG/T20581-2011

【3】《承压设备焊接工艺评定》NB/T47014-2011

【4】《压力容器焊接规程》NB/T47015-2011

【5】《承压设备焊后热处理规程》GB/T30583-2014

论文作者:付金龙,

论文发表刊物:《科学与技术》2019年第20期

论文发表时间:2020/4/28

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