15MnVR蒸汽蓄热器本体埋弧焊工艺.pdf

第38卷第6期
石油化工设备
Vol 38
6
2009年11月
PETRO-CHEMICAL EQUIPMENT
Nov.2009
文章编号:1000-7466(2009)06-0058-03
15MnVR蒸汽蓄热器本体埋弧焊工艺
李炳锋,董世方
(兰州城市学院实训中心,甘肃兰州730070)
摘要:分析了主体材料为15MnVR的中厚板蒸汽蓄热器本体在焊接中可能出现的河题,提出了以
单面焊双面成型埋弧焊为主,焊条电孤焊为辅的焊接方法,并从坡口选择、焊接材料选择、焊接操作
等方面出发,制定了可行的焊接エ艺,保证了蓄热器本体的焊接质量
关键词:蓄热器;15MnVR:单面焊双面成型;埋弧焊;工艺
中图分类号:TQ051.501
文献标志码:B
蒸汽蓄热器是一种新型节能产品,是以水为载小。焊接时,如果操作不当会产生气孔、夹渣以及热
热体问接储蓄蒸汽的压力容器,适用于汽负荷波动裂纹,因此,焊接工艺及参数的选择非常重要。
较大而要求压力较稳定的场合,其结构见图1。蒸15MnVR有回火脆性,焊后应进行消除应力处理
汽蓄热器被广泛用于石油、化工、造纸、纺织、酿造
卷烟、火力发电及供热等行业,特别是主体材料为
焊接试验及焊接工艺评定
15MnVR,厚度为4mm的蒸汽蓄热器应用更为
2.1焊接方法选择
泛,其制造以前主要采用焊条电弧焊封底,埋弧焊盖
根据设备结构特点,决定对蒸汽蓄热器的主体
面的焊接工艺,这种焊接工艺方便易行、成本低,能焊缝,例如平板拼接焊缝、筒体纵焊缝和环焊鏠采用
够满足部分行业的需要,但是存在效率低,焊后产生.单面焊双面成型埋弧焊,焊接设备为均匀调节式
气孔、夹渣以及裂纹难以控制等缺点。为此,笔者提NZA-1000型埋弧焊机。对不能采用埋弧焊的短焊
出了一种新的焊接工艺,能够弥补上述焊接工艺的缝采用焊条电弧焊,焊接设备为AX1-500弧焊整流
不足
器。埋弧焊的焊接质量好,填充量大,焊接效率高。
而焊条电弧焊的电弧热量集中,适应性好,有利于全
位焊。
2.2坡□形式选择
?
开坡口可保证电弧能深入到焊缝根部使其焊
透,在获得良好焊缝成型的同时便于清渣。对于合
金钢,开坡口还能起到调节母材金属和填充金属比
10880
例的作用。蒸汽蓄热器本体采用如图2所示的带钝
图1蒸汽蓄热器结构示图
边的V形坡口形式。留有钝边主要是为了防止烧
穿,采用V形坡口主要是为了加工方便。
115MnVR焊接性分析
80°士5
15MnVR属于低合金高强度钢,是在16Mn的
基础上加入质量分数为0.06%~0.12%的V,以使
其晶粒细化,并形成起强化作用的碳化钒,提高钢的
02
强度。其碳当量较小,淬硬倾向不大,焊接性较好,
图2蒸汽蓄热器本体坡口形式
中厚板焊接时需预热100~150℃,冷裂可能性很
收稿日期:2009-06-2
作者简介:李炳锋(1968-),男(回族),甘肃平凉人,讲师,工程硕士,从事材料工稈的教学及研究工作。
第6期
李炳锋,等:15MnVR蒸汽蓄热器本体埋弧焊工艺
2.3焊接材料选择
和铁锈等有害杂质,清除焊丝表面的水分、油污和锈
15MnVR属于低合金高强度钢,根据等强度原斑,检查焊丝不得有折弯。焊条经350~400℃烘焙
则,埋弧焊焊丝选用H10MnSi,焊剂选用HIJ350,以
2h后保温,随用随取,焊剂需经450℃烘干并
增加焊缝金属的合金元素,同时使气孔、裂纹倾向减保证粒度均匀适宜。焊道两端加80mm×80mm的
小,保证焊接接头的质量。焊条电弧焊应采用J557引弧板的引出板,材质与厚度均与筒体相同。
焊条,在保证强度的条件下尽可能减小气孔、裂纹等3.2预热
的危害。
焊前将坡口两侧各100~200mm范围内的母
2.4焊接工艺参数
材预热到100~150℃,以降低焊后冷却速度,减小
经过多次试验确定的焊接工艺参数见表1。
淬硬倾向及焊接残余应力,防止冷裂纹的产生
表1蒸汽讃热器本体焊接工艺参数
3.3焊接
焊接焊材直焊接电电弧电焊接速度焊道间电源
焊接参数与工艺评定的参数相同,采用多层多
方法径/mm流/A压/V/mrn?s~1温度/℃极性
道焊,层间温度控制在100~150℃,并注意焊道间
埋弧焊4,0
396~710050直筑反接熔渣的清除。第1道焊鏠的焊接电流应比表1所示
焊条电弧焊3.290~13020~253~4100~150直流反接
的数据小10%左右,其它工艺参数与表1相同。每
2.5焊接试验
焊完一道焊缝要进行检查,若发现缺陷应及时修复。
埋弧焊单块试板的尺寸为700mmX150mm
采用内焊法在工作台上进行筒体纵焊缝的焊接
10mm,在试板两侧加焊引弧板和熄弧板。焊条电(图4),这样易将焊剂衬垫垫紧。
弧焊单块试板尺寸为400mmX150mm×10mm
按图3所示平板拼接方式和表1焊接工艺参数在试
板上进行焊接试验,并制成试样。
工件
工作平台
焊剂村墊
图3平板对接示图
2.6焊接接头力学性能试验结果
图4蒸汽蓄热器本体纵焊缝焊接示图
室温拉仲试验测得焊接接头抗拉强度为55
焊接环焊缝时,必须注意在焊鏠背面均匀衬垫
670MP
焊剂并防止变形,这是保证单面焊双面成型的关键。
冲击试验的试样尺寸」为55mm×10mmX为此,笔者采用如图5所示的装置进行蒸汽蓄热器
10mm,开V形缺口,常温下焊缝沖击韧性的平均本体环焊缝焊接。
值为123J/cm2,熔合线附近焊接热影响区的冲击
韧性平均值为121J/cm2。
焊接接头硬度试验的平均值为189Hv,熔合线
外环
附近焊接热影响区硬度试验的平均值为197Hv。
焊后对纵焊缝和环焊缝进行了100%射线检测,未
发现气孔、夹渣及裂纹等缺陷,符合JB/T4730.1
4730.6-2005《承压设备无损检测级合格标准?。
以上各项性能指标均符合JB4708-2000《钢
顶丝
制压力容器焊接工艺评定》的要求?,因而该工艺评
定合格。
体
3焊接工艺
图5蒸汽蓄热器本休环焊缝焊接示
3.1.焊前准备
对不能采用埋弧焊的短焊鏠,须采用焊条电弧
焊前清除坡口两侧各50mm范围内水分、油污焊,其工艺参数见表1。