1、PAGE PAGE 9課題(kt)：低溫(dwn)鋼的焊接主講(zhjing)：郭焱霞什么(shn me)叫低溫壓力容器？低溫(dwn)壓力容器是指設(shè)計(jì)溫度低于-20的碳素鋼和低合金鋼容器，對(duì)于(duy)奧氏體型鋼材低溫壓力容器是指設(shè)計(jì)溫度低于-196。常用用低溫壓力容器用鋼低溫用鋼可分為含Ni和不含Ni兩大類(lèi)。對(duì)于低溫鋼的主要性能要求是保證在使用溫度下具有足夠的韌性及抵抗脆性破壞的能力。低溫鋼一般是通過(guò)合金元素的固溶強(qiáng)化、晶粒細(xì)化，并通過(guò)正火或下火加回火處理細(xì)化晶粒，均化組織，而獲得良好的低溫韌性。通常加入V，Al，Nb及Ni等合金元素。我公司用過(guò)的低溫鋼有：16MnDR, 09MnNiDR

2、, 08Ni3DR ，SA-203 Gr.C低合金低溫鋼的焊接性不含Ni的低溫用鋼由于其含碳量低，其他合金含量也不高，淬硬和冷裂傾向小，因而具有良好的焊接性，一般可不采用預(yù)熱，但應(yīng)避免在低溫下施焊。含Ni低溫鋼由于添加了Ni，增大了鋼的淬硬傾向，但不顯著，冷裂傾向不大。當(dāng)板厚較大或拘束度較大時(shí)，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)念A(yù)熱。Ni可能增大熱裂傾向，但是嚴(yán)格控制鋼及焊接材料中的C、S、P的含量，以及采用合理的焊接工藝條件，增大焊縫成形系數(shù)，可以避免熱裂紋。保證焊縫和熱影響區(qū)的低溫韌性是低溫鋼焊接時(shí)的技術(shù)關(guān)鍵。成形(chn xn)系數(shù): 就是(jish)焊縫的寬度(kund)B與焊縫實(shí)際厚度H之比。低溫鋼的焊接

3、焊接方法及熱輸入的選擇常用的焊接方法有焊條電弧焊、埋弧自動(dòng)焊、鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊。低合金低溫用鋼焊接時(shí)，為避免焊縫金屬及近縫區(qū)形成粗大組織而盡量不擺動(dòng)，采用窄焊道、多道多層焊，焊接電流不宜過(guò)大，宜用快速多道焊以減輕焊道過(guò)熱，并通過(guò)多層焊的重?zé)嶙饔眉?xì)化晶粒。多道焊時(shí)，要控制道間溫度，應(yīng)采用小的熱輸入施焊，控制在20KJ/cm以下。如果需要預(yù)熱，應(yīng)嚴(yán)格控制預(yù)熱溫度及多層多道焊時(shí)的道間溫度。焊接線能量也叫焊接熱輸入，是單位長(zhǎng)度焊縫得到的焊接電弧熱量。 公式 E=UI/v（焦耳/厘米）其中U：電弧電壓（伏特），I：焊接電流（安培），v:焊接速度（厘米/分）。焊接(hnji)線能量是影響焊接接

4、機(jī)械(jxi)頭性能的重要因素。當(dāng)焊接電流、電弧電壓增大時(shí)，焊接線能量增大，當(dāng)焊接速度減小時(shí)，焊接線能量增大。對(duì)于低溫鋼，焊接線能量過(guò)大，接頭韌性(rn xn)的下降更為嚴(yán)重，使壓力容器在低溫狀況下運(yùn)行時(shí)易發(fā)生瞬間的破壞。 所以焊接時(shí)，要嚴(yán)格控制焊接電流、電弧電壓、焊接速度，保證焊接接頭的各項(xiàng)性能指標(biāo)。2、低溫鋼的焊接特點(diǎn)及其工藝措施 低溫鋼由于含碳量低，其淬硬傾向和冷裂傾向小，具有良好的焊接性。但是過(guò)大的焊接線能量會(huì)使焊縫及熱影響區(qū)形成粗晶組織而使低溫韌性大為降低，結(jié)構(gòu)的突變及制造中的強(qiáng)力組對(duì)會(huì)使結(jié)構(gòu)的局部產(chǎn)生高的應(yīng)力，從而增大設(shè)備在低溫狀態(tài)下的脆性破壞。為此，在焊接過(guò)程中應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：采

5、用小的焊接線能量，最大限度的減少過(guò)熱，防止在焊接接頭上出現(xiàn)粗大的組織。焊條電弧焊常采用12-15KJ/cm，埋弧焊通常為20KJ/cm。為此焊條電弧焊盡量不用5焊條，埋弧自動(dòng)焊多選用3.2焊絲，焊條電弧焊每層約2mm，埋弧自動(dòng)焊約2.5mm。采用直焊道，多道快速壓焊。目的是為了(wi le)減少過(guò)熱和后一焊道對(duì)前一焊道有回火作用，使晶粒細(xì)化。避免(bmin)強(qiáng)力組對(duì)，使結(jié)構(gòu)局部不產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。盡可能降低(jingd)焊道間的層間溫度，避免焊道長(zhǎng)時(shí)間處于高溫狀態(tài)，盡量做到不連續(xù)施焊。通常選用超低氫焊條及焊劑，所以在焊前要嚴(yán)格按烘干制度進(jìn)行烘干處理，領(lǐng)用的焊條超過(guò)4小時(shí)未用完，應(yīng)返回二級(jí)庫(kù)重新

6、烘干再使用。另外對(duì)于低溫鋼焊條，使用前要按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行熔敷金屬擴(kuò)散氫復(fù)驗(yàn)，通常采用水銀法，按GB/T3965-2012 執(zhí)行，合標(biāo)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。 在冬季施工及厚度較大的結(jié)構(gòu)，應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行預(yù)熱，至少預(yù)熱到15以上。對(duì)于大厚板焊接，預(yù)熱溫度一般為50，道間溫度控制在50150之間。（7）引弧須采用引弧板或在坡口內(nèi)引弧，不得在非焊接部位引弧。（8）低溫鋼焊后消除應(yīng)力(yngl)熱處理可以降低低合金鋼焊接產(chǎn)品的脆斷危險(xiǎn)性。常用(chn yn)低溫(dwn)鋼焊接材料的選擇16MnDR: J507GR,J507RH,E5015-G或E5016-GH10Mn2 SJ101F5P4-H10Mn2 09Mn

7、NiDR:W707Ni,W807NiE5515-N5E7015-C1L,E7016-C1LF7P7-ENi2-Ni2H07MnNDR SJ603WF5P7-H07MnNiDR08Ni3DR:對(duì)于溫度低于-100，一般選進(jìn)口焊材E7015-C2L，E7016-C2LF7P15-ENi3-Ni3SA-203 Gr.D 是ASME材料，要求-101沖擊 E7016-C2LF7P15-ENi3-Ni3低溫壓力容器的焊接檢驗(yàn)固規(guī)要求：對(duì)于設(shè)計(jì)溫度低于-40的低合金鋼制低溫壓力容器上的焊接接頭要進(jìn)行100%MT檢測(cè)，按JB/T4730.4-2005 I級(jí)合格。如設(shè)計(jì)執(zhí)行(zhxng)HG20584，對(duì)于有

8、超聲檢測(cè)要求的低溫鋼材的焊接，坡口表面及清根后的坡口表面應(yīng)進(jìn)行100%MT檢則，按JB/T4730.5-2005 I級(jí)合格。低溫下由缺陷引起的應(yīng)力集中將增大結(jié)構(gòu)低溫脆性破坡傾向。應(yīng)注意避免弧坑、未熔透及焊縫(hn fn)成型不良等缺陷。通常(tngchng)用情況下，焊縫余高盡量減少，有時(shí)要求焊后磨平；角接接頭應(yīng)圓滑，不允許向外凸起，焊縫圓滑度差或成型不良者必須打磨；焊縫邊緣不得存在咬邊。低溫容器表面不得采用鋼印標(biāo)記。低溫不銹鋼的焊接對(duì)于奧氏體不銹鋼，在低溫下使用耐蝕性或抗氧化性不是最為關(guān)鍵的性能，焊縫金屬的塑韌性成為關(guān)鍵性能。為了滿(mǎn)足低溫韌性的要求，焊縫組織通常希望獲得單一的奧氏體組織，避免鐵素體的存在，當(dāng)鐵素體含量超過(guò)12%時(shí)，造成焊縫金屬的明顯脆化。提高奧氏體化合金元素Ni的含量，是防止焊接接頭脆化的有效冶金措施。 這里(zhl)簡(jiǎn)單提一下GB150.4的要求(yoqi)，對(duì)于設(shè)計(jì)(shj)溫度低于-100且不低于-196的鉻鎳奧氏體不銹鋼制容器，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)溫度選擇合造的焊接工藝，母材應(yīng)為含碳量小于或等于0.1%的鉻鎳奧氏體不銹鋼；在相應(yīng)的焊接工藝評(píng)定中，應(yīng)進(jìn)行焊縫金屬的低溫夏比（V形缺口）沖擊試驗(yàn)，在不高于設(shè)計(jì)溫度下的沖擊吸收功（KV2）不得小于31J或設(shè)計(jì)要求（當(dāng)設(shè)計(jì)溫度低于-192時(shí)，其沖擊試驗(yàn)溫度取-192）。內(nèi)容總結(jié)（1）課題：低溫鋼的