压力容器厚板焊缝冲击功差异探讨.pdf

第51卷第6期
化工设与道
Vol. 51 No6
2014年12月
PROCESS EQUIPMENT& PIPING
Dec.2014
压力容器厚板焊缝冲击功差异探讨
刘做伟,王健美,潘胜东
(上海森松化工成套装备有限公司,上海201323)
摘要:针对厚板焊缝冲击性能冲击功差异,从焊道分布、金相组织等方面进行分析,结果表明,不管是
埋孤焊还是手エ电孤焊,冲击缺口开在焊道间重结晶区时,冲击实验结果最好。主要是由于冲击缺口开
在焊缝中间的重结晶区,避开了焊接形成的柱状晶区,重结晶区为细晶铁素体,冲击功高。
关键词:线能量;冲击功;焊道分布;埋孤焊
中图分类号:TQ050.6:TH16
文献标识码:A
文章编号:1009-3281(2014)06-0013-003
随着工业的发展,制造技术的进步,越来越多
表1SA-516Gr60钢板化学成分
的厚板用到压力容器当中来,广泛用于制作石油、化
Table 1 Composition of SA-516 Gr60 steel
%
工气体分离或气体储运等压力容器设备,其焊接质量
元素
C
Si
Mn
P
直接关系到财产生命安全。笔者在工作中发现时有
实测值0.196
0.232
0.84
0.0150.006
要求值≤027013-045070-130≤004≤005
焊缝冲击不合格现象发生,并且焊缝冲击功分散大
焊接参数对焊缝质量的影响毋庸置疑,对于焊接线能
表2钢板常规力学性能
量对焊接质量的影响已有多篇文章介绍?,本文针
Table 2 Mechanical properties of SA-516 Gr60 steel
性能
R,o2/Mpa Rm/Mpa A, o
KJ
对标准要求,通过冲击缺口开口位置的不同来探讨冲
实测值
40
32.0188、162、160
击功的差异。
技术要求值≥220415-55025
≥27
1试验方法
从同一板上切取4块试板,长300mm,宽
125mm,坡口如图1所示,坡口形式为U+V坡口,
试板材料选择SA-516Gr60,试板厚度为105mm,
组对间隙2mm。
板材化学成分和常规力学性能见表1和表2。坡口形
试板焊接采用手工电弧焊加埋弧自动焊,先焊
式见图1,上部分埋弧焊接(SAW),下部分手工电
接手工焊侧,再焊接埋弧焊侧,水平焊接,直流反接,
弧焊接(SMAW)。
焊接参数见表3所示。
表3焊接工艺参数
Table 3 Welding parameters
R10-R15
焊接方法焊接电流
/A
电压UV
焊接速度焊道层间温度
(cm. min)
T/C
SMAW150~17022~26
12~18
≤250
SAW
2±1
手工电弧焊采用E7018-1焊条,埋弧焊采用
HO8MnA焊丝,SJ01焊剂。为了对比不同焊道位置
对冲击试验结果的影响,1#试板SAW采用2层焊道
4045
如图2所示;2#试板采用3层焊道,如图3所示
收稿日期:2014-0424
图1对接试板坡口形式
作者简介:刘俊伟(1986-),男,江苏盐城人,工程师。主要从
Fig 1 Grove shape of butt weld
g
事理化检验、金属热处理及失效分析工作。
14
化工设与管道
第51卷第6期
试板焊接完成后按照620℃±10℃保温2.8h进行消见表6。
应力退火。热处理完成后,按照NB/T47014-2011
表4试板常规力学性能
要求在表面处及距离下表面74处切取冲击试样。1#
Table 4 Mechanical properties of test plate
试板近表面SAW侧,缺口分别取在图2所示a及b1#试板M
弯曲试验
弯曲试验
MPaD=40mm,180°
2#试板
MPaD=40mm,180°
处;下表面T4处SMAW侧,缺口取在图2所示的c
SAW 440
合格
SA426
合格
及d处。2#试板上表面SAW侧,缺口分别取在图3
SMAW474合格
SMAW 472
合格
所示e及f处;下表面74处SMAW侧,缺口取在图
表51#试板冲击试验结果
3所示的g及h处。试样按照GBT229制取,试样尺
Table 5 Impact test results of test plate 1##
寸为5smm×10mm×10mm。冲击试验温度为-30℃。
1#试板试样尺す/试验温度/
冲击功/平均值/缺口
mm
位置
试样在酒精保温槽内保温时间为10min,试样取出到
SAN
10×10
145、145、120137
a
冲击完成在5s内完成。
SAW10×10
30
11、26、15
SAMW10X10-30135、139、165146c
SMAW 10X10 -30
18、28、21
22d
表62#试板冲击试验结果
Table 6 Impact test results of test plate 2#
2#试板试样尺寸/试验温度
冲击功/平均值/缺口
mm
C
位置
图21#试板焊道分布及冲击缺口位置
SAM10×10
23、22、21
Fig, 2 Bead distribution and position of impact notch of test plate 1+
SAW 10X10
73、131、191165
SAMW10×10
30132、154、150145
SMAW10×10
9、26、31
h
2.2对冲击吸收功差异的分析
通过图4可以看出,每一层焊道都存在柱状晶
与等轴晶。柱状晶主要呈板条铁素体及块状铁素体存
图32#试板焊道分布及冲击缺口位置
在,而此类板条及块状铁素体的存在使焊缝的韧性
Fig 3 Bead distribution and position of impact notch of test plate 2#
显著下降。每一层焊道对前一焊道都是一个热处理过
2试验结果及讨论
程,两道焊道的搭接区都会发生重结晶,重结晶区呈
细晶铁素体存在。图5也显示手工电弧焊柱状晶组
2.1试验结果
织,晶界处呈侧板条铁素体存在,重结晶区同样呈细
两块试板常规力学拉伸、弯曲性能结果见表4,晶铁素体。细晶铁素体是焊接治金过程中需要得到的
1#试板冲击试验结果见表5,2#试板冲击试验结果一种有益组织。
a.SAW焊道形貌
50
b.柱状品
100
C.等轴晶
100
图4SAW焊缝微观组织
Fi