經(jīng)驗(yàn)交流制甲醇用低溫壓力容器的焊接楊志軍,王日晗,郭焱霞(錦西化工機(jī)械(集團(tuán))有限責(zé)任公司,遼寧葫蘆島125001)摘要:通過對(duì)國產(chǎn)0 MnNiDR及釆用ASME規(guī)范的SA203-D等低溫材料的焊接試驗(yàn)及生產(chǎn)應(yīng)用,闡述了控制焊接線能量對(duì)低溫鋼焊接的重要性。關(guān)鍵詞:低溫鋼;焊接材料;焊接工藝評(píng)定試驗(yàn);焊接制造中圖分類號(hào):TG113.26文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1001-4837(2008)04-049-04Welding of Low-temperature Pressure VesselUsed for Producing MethanolYANG Zhi-jun, WANG Ri-han, GUO Yan-xiainxi Chemical Machinery( Group)Co., Ltd., Huludao 125001, ChinaAbstract: After the test and manufacture of the low -temperature material, such as domestic material09MnNiDR and ASME Code material SA203-D, we acknowledge the character of the low-temperaturesteel and we also find the reliable problems occurred during welding. This text emphasized the importantpoint during weldingKey words: low-temperature steel; welding material; welding process specification test; welding manu-著。低溫鋼在回火時(shí)沿晶會(huì)有碳化物析出分布,回1前言火溫度高會(huì)使碳化物長大而影響低溫沖擊韌性某公司近期承接了一批制甲醇用低溫壓力容器低溫鋼主要用于低溫下工作的壓力容器、管道設(shè)備的制造任務(wù),其中甲醇洗滌塔是目前國內(nèi)采用等,工作溫度常在-20℃以下。低溫鋼主要分不含09 MnNiDR材料制造的容積最大的低溫壓力容器設(shè)N及含N兩大類,對(duì)低溫鋼的主要性能要求是保備,設(shè)計(jì)溫度最低為-70℃。還有采用ASME規(guī)范證在使用溫度下具有足夠的韌性及抵抗脆斷破壞的材料SA203-D(名義使用溫度為-10℃)制造的能力。低溫用鋼一般是合金元素的固溶強(qiáng)化和晶粒一些塔設(shè)備。細(xì)化,并通過正火或正火加回火(調(diào)質(zhì)處理)處理細(xì)化晶粒、均勻組織,而獲得良好的低溫韌性2材料低溫鋼中的Ni,Mn等元素可抑制脆性轉(zhuǎn)變溫度的提高,對(duì)材料保持好的低溫沖擊性能有利。而中國煤化工學(xué)性能分別如表CPs.O等則會(huì)提高脆性轉(zhuǎn)變溫度,對(duì)材料的低12CNMH性能分別如表3,4溫沖擊韌性產(chǎn)生不利影響,其中C,P的影響尤為顯所示。CPVT制甲醇用低溫壓力容器的焊接vo25.N42008表1設(shè)備用板材的化學(xué)成分化學(xué)成分(%)項(xiàng)目材料標(biāo)準(zhǔn)值0 MnNiDR≤0.21.2-1.60.15-0.6≥0.0150.3-0.8≤0.04≤0.020≤0.025sA203-D≤0.17≤0.70.15-0.325-3.75≤0040≤0.03509MnNiDR00840.320.00060.0270.780.020.010.00實(shí)際值SA203-D0.0700.005表2設(shè)備用板材的力學(xué)性能力學(xué)性能項(xiàng)目材料名稱63(%)Axy(n)09Mn NiDR2327(-70℃)標(biāo)準(zhǔn)值SA203-D09MnNiDR260,266,272(-70℃)實(shí)際值54331表3焊材的化學(xué)成分焊材牌號(hào)化學(xué)成分(%)項(xiàng)目CSiCW707Ni≤0.05≤0.5≤0.035≤0.0352.0-275標(biāo)準(zhǔn)值H0 7MnNiDR,Sw≤0.1007-12≤03≤0.01≤005≥3.0E7016-C2L≤0.5≤0.03≤0.033.0~375FP5-ENi3-N3≤0.≤1.60.8≤0.025≤0.0328-3.8≤0.15≤0.35W707N0.070.790.210.0030.011實(shí)際值H07 MnNiDR,S3w0.030.75540.0470.6160.2280.000.013.7360.0.023FP15-ENi3-Ni30.0470.9120.30.007表4焊材熔敷金屬的力學(xué)性能學(xué)性能項(xiàng)目焊材牌號(hào)os(MPa)0.(MPa)8,(W707Ni≥19≥47(-70℃)480-650≥22≥47(-70℃)標(biāo)準(zhǔn)值HO7MnNiDR, SJ6031E7016-C2L≥390≥480≥41(-101℃)F7P15-ENi3-Ni3480-660≥41(-101℃)W707Ni27.596,95,88(-70℃)H07 MnNiDR. SJ603W530120,142,ll5(-70℃)實(shí)際值E7016-C2L33.7152,139,141(-10l℃)F7P15-ENi3-Ni3103,68,83(-101℃)焊接電流,A3焊接工藝評(píng)定U—電弧電壓,v-焊接速度,cm/s焊接過程中主要影響低溫鋼焊接接頭晶粒度、η—電弧有效功率系數(shù)埋弧焊取0.85,焊最終影響低溫沖擊韌性的工藝因素為焊接線能量。條電弧焊取0.8焊接線能量的公式中國煤化工電弧電壓增大,焊E=nIUA接速大,使焊縫冷卻凝式中E——焊接線能量,kJ/cmTHa固緩CNMH縫組織變得粗大第25卷第4期壓力容器總第185期焊縫晶粒間會(huì)有連續(xù)的碳化物析出分布,晶界間的cm,埋弧焊時(shí)線能量最大不宜超過35k/cm。結(jié)合力降低,最終使低溫沖擊韌性顯著降低。相反,據(jù)此,編制了焊接工藝指導(dǎo)書,針對(duì)低溫鋼材料焊接電流、電弧電壓減小,焊接速度加快則有利于焊的特點(diǎn)做了不同焊接方法的焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)。采縫獲得細(xì)晶粒度,從而保證焊縫具有良好的低溫用多層多道焊的方法焊接工藝評(píng)定試板。埋弧焊較韌性。焊條電弧焊有較高的焊接效率,但是單層焊縫厚度另外,新焊縫對(duì)上一層焊縫有回火作用,正常線較大,會(huì)弱化焊道間的回火作用。為此在制定方案能量的回火作用會(huì)使上一層焊縫的晶粒細(xì)化,改善時(shí)將板材厚度在16mm以上的對(duì)接焊縫采用埋弧性能。而大的線能量會(huì)造成回火溫度高,降低低溫焊,16mm以下的釆用焊條電弧焊。焊接工藝評(píng)定沖擊韌性。據(jù)相關(guān)資料介紹,對(duì)于低溫鋼的焊試板經(jīng)過消應(yīng)力熱處理后,對(duì)試板取試樣進(jìn)行了力接,采用焊條電弧焊時(shí)線能量最大不宜超過20kJ/學(xué)性能試驗(yàn),各項(xiàng)數(shù)據(jù)見表5,6。表5焊接工藝評(píng)定規(guī)范參數(shù)試板|厚度焊接層數(shù)焊接焊材焊接電弧規(guī)格電流電壓焊接焊接材料(m)方法材料(mm)(A)(v)速度線能量焊后熱處理(k/em)SAWH07MnNiDRSJ603W450~52032-3426~28m/h16-21消應(yīng)力SMAW130-16022~2414-19cm/min9-160MwDR|40sAw10 H07MnNiDR|500-55030-32|26-28m/h16-19涓應(yīng)力16 SMAW7a4140~16022-2414-19cm/min9-16消應(yīng)力GMAWAr+C0y7| HS09MnNiDR o.2|160-18028-3018-27cm/m010-18消應(yīng)力8F7P15-EN3-N的3.2380-42028-3028m/h12-16消應(yīng)力167P7P5-ENi3-Ni3.21380-42028-3026-28m/h12-16消應(yīng)力SA203-DGMAW(Ar+CO2)7 HSO9Mn NiDR.2160-18028-3018-26cm/min10-18消應(yīng)力SMAW7E7016-C2La4140~15022-24051619022-2414-19cm/mn1-9消應(yīng)力表6焊接工藝評(píng)定力學(xué)性能試板材料厚度焊接方法(MP)側(cè)彎(0 MnNiDR:-70℃,sA203-D:-101℃)抗拉強(qiáng)度硬度HVmm焊縫熱影響區(qū)(HAZ)母材」HAZ焊縫62SAW4740無裂紋18139045412353.27834134137137SMAW541,40無裂紋77.36.65/59b9MnNiDR73,60,47/60190,216,176/1916SMAW512,512無裂紋|180,60,94/l1l185,205,194/1958(x+C2)4646無裂紋134.541461411314314814918SAW512,528無裂紋96,84,120/100240,35,198/15814914914816SAW55553無裂紋80,78,54/7144,129,137/103167sA20318Ar+Co,)520,523無裂紋73,78,107/8618,179,173/15715416112GMAW14SMAW548,550無裂紋90,92,87中國煤化工167CNMHG采用較小的線能量所得到的焊縫窄且薄整個(gè)焊縫寬度上的余高均勻,而采用大線能量焊接的焊CPVT制甲醇用低溫壓力容器的焊接vol25.No42008縫寬且厚,焊縫中部的余高較兩側(cè)有較大的凸起,晶增大,焊接速度的逐漸減小,焊縫寬度及厚度也會(huì)增粒粗大,性能變差。以埋弧焊為例進(jìn)行實(shí)測,焊接電加。當(dāng)焊縫寬度為35mm時(shí),焊接電流、電弧電壓流電弧電壓及焊接速度對(duì)焊縫尺寸的影響見表7。范圍已遠(yuǎn)超出工藝的要求,線能量也超出最大允許表7不同線能量時(shí)焊縫寬度、厚度對(duì)照值2倍以上。對(duì)09 MnNiDR材料專門按大規(guī)范(線能量為40直徑|電流電壓速度寬度厚度|線能量)和正常規(guī)范(線能量為211)焊接了焊接試板(mm)(A)(V)(m/h)(mm)(mm)(k/cm)從表8可見,采用正常規(guī)范的焊接試板焊縫沖50030~3226擊功數(shù)值高,而采用大規(guī)范焊接的焊接試板沖擊功55032-342615.52.5就很低,達(dá)不到合格指標(biāo)。從硬度上可以看出,兩者2616.53之間沒有大的差別。對(duì)大規(guī)范焊接的試樣進(jìn)行金相65034-362618分析,發(fā)現(xiàn)在晶界上有較多的碳化物析出。50030-32201660034-362020.53815746254焊接生產(chǎn)4|65034~3620213.5700|38-4015根據(jù)焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)的結(jié)果編制了焊接工藝由表7可以看出隨焊接電流、電弧電壓的不斷程,對(duì)車間焊工進(jìn)行了培訓(xùn)、考試取得了相應(yīng)的表8不同焊接線能量下的低溫沖擊韌性及硬度值硬度HV試板材料焊接線能量厚度焊接方法70℃沖擊功Av(J)焊縫熱影響區(qū)(HAZ)母材HAZ焊縫09Mn NiDRSAW156,24,154261,259,25114309MnNiDRSAW18.26.4248,250,237148167資格證。焊條、焊劑的使用嚴(yán)格按照要求進(jìn)行,領(lǐng)用量,保證焊接接頭具有好的力學(xué)性能和細(xì)的晶粒度的焊條不能在4h內(nèi)用完,剩余焊條或焊劑必須退使晶界上不析出連續(xù)的碳化物。庫重新烘干。焊接過程中嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝規(guī)程,(3)正確使用焊材,不符合烘干規(guī)定的焊材不確保層間溫度小于120℃,防止焊接接頭產(chǎn)生過熱得使用,并保證在4h之內(nèi)用完,否則必須重新烘現(xiàn)象。加強(qiáng)過程中的控制,嚴(yán)格工藝紀(jì)律,對(duì)違反工干,盡量減少氫對(duì)焊縫質(zhì)量的影響。藝紀(jì)律的行為立即予以糾正,保證焊接質(zhì)量。參考文獻(xiàn)5結(jié)論[1]中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)焊接手冊(cè)(第2卷材料由文中的數(shù)據(jù)和分析可以看出:低溫鋼焊接質(zhì)的焊接)[M]北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001量的好壞會(huì)直接影響到壓力容器設(shè)備在低溫工況下[2]王增新壓力容器制造與修理M]北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006的正常運(yùn)行在設(shè)備的焊接過程中,每一個(gè)工序、每[3]陳劍虹焊接手冊(cè)第二分冊(cè)M]北京:機(jī)械工業(yè)出版一個(gè)相關(guān)的工作人員都要嚴(yán)格把關(guān),才能確保有良社,2001好的焊接質(zhì)量。低溫壓力容器設(shè)備焊接工作中,必須做到以下幾點(diǎn)收稿日期:2008-03-26(1)首先從思想上真正的重視,加強(qiáng)理論知識(shí)作者簡介:楊志軍(1966-)男,工程師錦西化工機(jī)械(集的學(xué)習(xí),對(duì)圖紙、工藝要求充分理解;團(tuán))有中國煤化工地址:遼寧省制島2)在滿足工藝性能的前提下,采用小的線能市連山CNMHG