09MnNiDR钢焊接接头的低温韧性控制
09MnNiDR钢焊接接头的低温韧性控制
表 4 焊缝及 HAZ 低值冲击韧性 J
编号
- 60 ℃
焊缝
HAZ
96 - 34 86 ,88 ,92 51 ,77 ,155
(89)
(94)
96 - 35 95 ,85 ,37 103 ,49 ,101
(72)
(84)
96 - 38 21 ,74 ,66 136 ,78 ,74
(54)
(96)
表 3 焊接接头常温拉伸和弯曲性能
编号
96 - 34
96 - 35 96 - 36 96 -522 ,528
538 ,549 503 ,494 534 ,531 529 ,532
断裂位置 弯曲试验 ( d = 3 a) 母材 α= 100°面弯 、背 弯各 2 件合格
A 4. 0 0. 08 0. 33 1. 28 0. 011 0. 013 1. 03 0. 04 0. 03
焊后对焊缝进行了外观检验 ,表面无气孔 、夹
22
安 装 2000 年 10 月
渣 、未熔合和咬边等缺陷 ,依照 JB4730 - 94 进行了 焊缝 X 射线无损探伤 ,所有试板均为 Ⅰ级 。
所有焊接试板横向弯曲性能均达到jb470892的要求各有二件试样面弯背弯合格除了9637试板之外其它所有试板70低温冲击韧性大于2736焊缝70各有一个试样低于27但根据jb708条对冲击合格指标的规定每个区三个试样的平均值应不低于母材标准规定值并且至多允许有一个试样的冲击功低于规定值但不低于规定值的70故确定9638和96接接头70下的冲击韧性试样全部合格
低温压力容器用钢09MnNiD低温冲击韧性的影响因素
第一章绪论1.1引言随着石化工业的发展，新工艺、新设备不断出现，气体的液化、分离、贮运及应用在各国已很普遍，这些低温技术和设备的开发促进了低温压力容器用钢的发展[1,2]。
各国定义低温压力容器的温度基本是0~-20℃。
GB150《钢制压力容器》中明确规定：设计温度低于或等于-20℃的压力容器为低温压力容器。
目前，各国使用的低温压力容器用钢总体可分为两大系列：其一是用于；-40℃(或－45℃)以上温度的铝镇静C－Mn钢和调质型高强度钢；其二是用于-40℃(或－45℃)以下,至-196℃的含Ni系低温钢（又可分为用于-60~-70℃含0.5%~2.3%Ni的钢；用于-100℃含3.5%Ni的钢；用于-120~-196℃含5.5%～9%Ni钢）[3,4]。
可见，随着Ni含量的增加，使用的温度可更低。
但是,Ni元素的价格较高,同时钢中Ni含量的增加,也使得钢材的某些性能(如焊接性、表面质量等)变差。
因此,随着冶炼、轧制和热处理等工艺及设备的发展,在保证足够的低温韧性前提下,尽可能降低钢中的Ni含量,较典型的是-60~-70℃以上范围使用的低温钢,其Ni含量从0.5%到2.3%,相差数倍,充分反映出冶金厂和制造厂的技术水平。
1.2低温压力容器用钢的发展现状及应用1.2.1国外的低温压力容器用钢的发展现状我国的0.5%Ni[5]低温钢系在德、法相应钢号的基础上调整了化学成分,改进为-70℃级用钢，命名为09MnNiDR。
09MnNiDR系低温(D)压力容器(R)用钢。
美国和日本的-70℃级低温钢板均为 2.3%Ni钢，含Ni量远高于我国的09MnNiDR，其低温冲击功还低于我国的09MnNiDR的指标。
用于－60~－70℃低温压力容器的0.5%~2.3%Ni钢，主要分为二大体系，一是美国和日本，近50年来一直是将2.3%Ni钢用到－68℃(－70℃)；而我国和欧洲部分国家则将0.5%Ni钢用到－60~－70℃。
低温钢09MnNiDR焊接工艺评定试验
低温钢09MnNiDR焊接工艺评定试验摘要：通过对低温钢材料09MnNiDR的焊接性分析以及焊接工艺评定，找到了控制低温材料焊接接头低温韧性的方法。
关键词：低温钢；接头韧性；工艺试验前言材料科学的发展促进了国内外石化技术和装备的进步，大型、低温、深冷压力容器在石化和化工装备行业得到越来越广泛的应用。
低温材料的焊接加工技术也成为石化行业装备制造的重要课题。
2014年8月，一重集团苏州重工为江苏某化工企业制造的乙烯气化装置，用到了低温材料09MnNiDR钢板，由于公司在低温材料焊接方面积累的经验较少，所以工艺人员在查阅相关资料和同行经验的基础上，拟定出了焊接工艺规程进行工艺评定。
1.焊接性分析09MnNiDR钢为铁素体+少量珠光体型低温钢，GB3531-2008规定其在-70℃冲击吸收能量（KV2/J）大于或等于34J，其含碳量低，主要合金元素为Mn、Ni。
Mn主要用来通过固溶强化提高钢的强度，Ni能改善铁素体的低温韧性，并能显著降低钢的冷脆转变温度。
09MnNiDR钢焊接接头最难保证的是焊缝和热影响区组织的低温韧性，如果焊接工艺参数选择的不合理或者焊材等别的焊接主要因素不匹配，就会出现焊接气孔、夹渣等缺陷，焊接接头的低温韧性则很难达到要求。
2.焊接工艺评定试验工艺评定试验按照NB/T47014-2011的有关规定进行。
着重进行焊接接头焊缝区和热影响区抗低温冲击试验。
所选试验母材的规格和力学性能见表1。
2.1 焊接方法的确定根据公司产品的结构特点，结合公司设备、焊接人员具体情况综合考虑，我们决定做两种焊接方法的工艺评定。
分别是钨极氩弧焊（焊态）、钨极氩弧焊（消应力热处理）、焊条电弧焊（焊态）、焊条电弧焊（消应力热处理）。
焊四块试板进行力学性能检测。
2.2 焊材的选用根据NB/T47015-2011的推荐和查阅焊接手册，手工氩弧焊选用纯度为99.99%的氩气保护，焊丝选用ER55-Ni3，规格为∮2.0.手工焊条电弧焊选用牌号为W707Ni，规格为∮3.2和∮4两种规格。
分离器09MnNiDR低温钢焊接技术
分离器09MnNiDR低温钢焊接技术摘要：分离器 09MnNiDR低温钢焊接中，保证设备主材焊接接头低温冲击韧性符合技术要求至关重要，通过对其进行焊接工艺评定，找到了影响低温冲击功的主因，提出了焊接这种低温钢分离器的合适工艺方法。
关键词：低温钢；冲击韧性；焊接工艺；评定试验1.前言岳阳某公司委托制造的分离器，设备主材选用09MnNiDR 低温钢，其设计技术参数如附表1。
因是首次承制这种低温钢容器，对我们最大的挑战是如何解决好焊接接头的低温冲击韧性（或低温冲击功）。
通过分析研究这种低温钢的力学和工艺性能特性后，我们制订了详细的焊接工艺方案，经过多次反复试验与测试，最终取得了焊接接头低温冲击功达标之目的，有力保证了分离器产品的焊制质量和交付期。
我们为解决09MnNiDR低温钢焊接接头低温冲击功达标采取了如下工艺步骤：首先，拟定试板焊接需要的预焊接工艺规程（即pWPS）；第二步，安排合格焊工按pWPS焊接试板；第三步，根据NB/T47014-2011标准要求，制备需要的试样（注：试样取样数量依据试验项目而定）；第四步，对试样进行力学和弯曲性能试验与检验；第五步，对试验与检验结果进行综合评价；第六步，结论。
本文结合此次成功焊制09MnNiDR材质分离器，简述实现这种低温钢焊接接头冲击韧性达到设计要求的焊接工艺方法，供同行分享、借鉴。
2 设备结构与技术参数2.1 分离器的结构简图见图1，其技术参数见附表12.2 分离器主材化学成分与力学性能分离器选用的主材牌号为低温钢09MnNiDR，其化学成分见附表2，力学性能见附表33 焊接工艺评定试验3.1 焊接工艺评定试验标准及焊接方法1）焊接工艺评定标准：NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》、NB/T47015-2011《压力容器焊接规程》、NB/T47016-2011《承压设备产品焊接试件的力学性能》；2）焊接方法：分离器的纵环焊缝采用双面埋弧自动焊，人孔、接管与筒体、法兰的组焊缝采用手工焊条电弧焊；重点对分离器主要受压部件的A、B类焊接接头焊缝金属和热影响区的低温韧性进行焊接工艺评定。
低温材料09MnNiDR的焊接工艺
热影响区
S109MnNiDR18W707Ni
焊条电弧焊消除应力43,81,5256,73,69S209MnNiDR10
W707Ni焊条电弧焊消除应力20,34,1826,38,47S309MnNiD20
W707Ni
焊条电弧焊消除应力30,51,4559,67,75S409MnNiDR18JW-1 SJ101埋弧焊消除应力45,23,5558,84,62S5
(3)提高焊接接头的镍含量是改变低温材料焊缝低温韧性的有效途径。
(4)尽量采用低热输入焊接(小于25kJΠcm),最大
限度地减小过热,以避免出现粗大的铁素体或粗大的马氏体组织。
(5)尽量采用快速多道焊,适当增大坡口角度,并严格控制层间温度是提高低温材料焊缝韧性的关键因素。
Keywords: lowtemperaturematerial, weldingprocess, test, lowtemperaturetoughness
0前言
随着科学和经济的发展,国内外的石油、化工技术
和设备也得到了长足的进步。压力容器向着大型化、高参数和高寿命的方向发展,一些大型、低温、深冷压力容器在石油炼化行业应用越来越多。低温材料的焊接加工技术也成为焊接研究的重要课题。2002年以来,张家口市石油机械厂先后为国内外一些石化公司制造了30余台09MnNiDR低温压力容器。09MnNiDR钢为铁素体+少量珠光体型低温钢,其含碳量低,属于低合金结构钢。Mn、Ni为其主要合金元素,Mn的作用主要是通过固溶强化来提高钢的强度,Ni能改善铁素体的低温韧性,并具有显著降低钢的冷脆转变温度的作用。在进行09MnNiDR的焊接时,如果焊接材料或焊
低温材料09MnNiDR的焊接工艺
上海向福贸易有限公司主营09MnNiDR低温容器板
09mnnidr钢板技术标准及09mnnidr热处理影响
09mnnidr钢板技术标准及
09mnnidr热处理影响
09MnNiDR钢板是一种低温压力容器用钢板，"D"代表低的拼音第一个字母，"R"代表容的拼音第一个字母。
这种材质的钢板在制造过程中需要控制焊接线能量和层间温度，并在焊后进行消除应力的热处理。
GB/T 3531-2014是09MnNiDR钢板的旧版执行标准，而新标准为GB/T 713.3-2023。
关于09MnNiDR钢板的热处理影响，研究表明，热处理温度对钢板的冲击韧性有直接影响。
具体来说，当热处理温度在590℃~720℃范围内时，随着温度的上升，钢板的冲击韧性逐渐下降。
同时，无论是在590℃还是在其他的热处理温度下，延长保温时间都会导致钢板的强度和冲击韧性降低。
此外，09MnNiDR钢板具有非常好的耐低温性能，同时也具备一定的强度和抗疲劳性能。
它主要应用于制造备脱乙烷塔、CO2吸收塔、中压闪蒸塔、冷却器、脱乙烷塔、再吸收塔、压缩机机壳、丙烷低温储罐、反应器、换热器、分离器等设备。
低温压力容器用09MnNiDR钢板冲击韧性不合的原因分析及改进措施
１ ． ２ 交货状态 交货状态为正火 ＋回火。
的要求。按 舞钢现行 ０ ９ Ｍ ｎ Ｎ ｉ Ｄ Ｒ钢板 的工艺生
ｓ ｃ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｍｉ ｃ ｏｓ ｒ ｃ ｏ ｐ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｏ ｍｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｎａ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ，ｗｈ ｉ ｃ ｈ ａ ｒ ｅ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｒ ｓ ｅ ｖ ｅ ｅ ｒ ｓ ｅ ｇ ｒ ｅ ｇ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ａ ｔ １ ／ ２ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｔ ｉｃ ｈ ｋ ｎ ｅ ｓ ｓ ｎｄ ａ ｂ ａ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｈ ａ ｒ ｄ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｅ ．Ｃ ｒ ｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｉ ｔ ｖ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ Ｉ ． ｅ ｓ ｒｅ ａ ｒ ａ ｉ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅｓ ｒ ｐ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｍｅ ｌ ｔ ｉ ｎ ｇ，ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｄ ｏｌ ｒ ｌ ｉ ｎ ｇ
Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｐｌ ａ ｔ ｅ ｆ ｏ ｒ Ｌｏ ｗ Ｔｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｐｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ Ｖｅ ｓ ｓ ｅ ｌ
Ｃ ｈ ｅ Ｊ ｉ ｎ ｆ ｅ ｎ ｇ ， Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ Ｂ ｉ ｎ， Ｗｕ Ｔ ａ ｏ ａ ｎ ｄ Ｐ ａ ｎ ｇ Ｈｕ ｉ ｙ ｏ ｎ ｇ （ Ｗｕ ｙ ａ ｎ ｇ Ｉ ｒ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｃ ｏ ． Ｌ ｔ ｄ ）
．
ａ ｎ ｄ ｈ ｅ ａ ｔ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ，ｌ ｏ ｗ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｍｔ ￣ｅ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｔ ｏ ｕ ｇ ｈ ｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｉ ｍｐ ｏｖ ｒ ｅ ｄ ｗ ｉ ｔ ｈ ａ ｇ ｏ ｏ ｄ ｅｓ ｒ ｅｔ ．
09MnNiDR低温钢焊后热处理工艺分析
09MnNiDR低温钢焊后热处理工艺分析摘要：09MnNiDR低温钢在进行加工或安装时需要进行两次以上的热处理，这会使材料焊接接头的综合力学性能出现显著改变，特别是低温状态条件下冲击韧性大幅度下降，为压力容器的安全运行带来安全隐患。
本研究以现场可能出现的焊后热处理工艺为条件，选取550℃、575℃以及600℃三个温度条件进行热处理，研究固定温度下不同保温时间对焊接接头综合力学性能的影响。
关键词：低温钢；焊接；热处理09MnNiDR钢在低温应用场景中较为常见，这种钢材因镍元素加入具有低温条件下的材料机械强度稳定性，同时具有良好的韧性，在低温压力容器中取得了广泛应用。
低温压力容器在完成焊接过程后应通过热处理进行焊接应力消除，根据现场安装条件不同对低温压力容器可能需要两次或三次热处理才能完全消除应力，这就导致局部材料受到反复加热。
由于在现场进行压力容器热处理时需要规格较大的结构件进行热处理，在这种情况下结构件的升温过程以及降温过程都非常缓慢，这就导致压力容器高温保温停留时间远超过工艺规定时间。
此时与焊接工艺有关的各种材料组织结构会出现明显变化，导致该材料综合力学性能下降，尤其对冲击韧性造成严重影响。
为了确保低温容器09MnNiDR钢的结构完整性以及安全性，需要对现场可能出现的热处理工艺进行分析研究，明确不同焊后热处理工艺对焊接接头性能的影响，以期为焊后热处理工艺设置提供借鉴和参考。
1试验材料和方法选择09MnNiDR钢板作为试验材料进行研究，钢板的厚度为90毫米，钢板经过正火与回火处理后交货，处理温度分别为885℃正火与625℃回火，化学成分如表1所示。
表1 09MnNiDR钢板化学成分（w/%）09MnNiDR钢的抗拉强度为466MPa，冲击功为258KJ。
采用SAW工艺进行焊接操作，焊接坡口为双U型，采用埋弧焊进行焊接，焊丝直径φ4.0 mm, 牌号为CHW-S13，焊剂为CHF710，进行100℃预热并使用590A的电流、33V的电弧电压进行试验，焊接速度控制在每分钟400~450毫米，平均每厘米的热输入量为35KJ，焊道间的温度控制在100~200℃之间。
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100～110
22～24
6～7
140～150 22～24 7～9
18. 8～26. 4 20. 5～30. 8
无
96 - 36水平 100～110 22～24 9～11
140～150 22～24 13～14
W60796 - 38水平 100～110 22～24 9～11
A
140～150 22～24 13～14
表 4 焊缝及 HAZ 低值冲击韧性 J
编号
- 60 ℃
焊缝
HAZ
96 - 34 86 ,88 ,92 51 ,77 ,155
(89)
(94)
96 - 35 95 ,85 ,37 103 ,49 ,101
(72)
(84)
96 - 38 21 ,74 ,66 136 ,78 ,74
(54)
(96)
1 09MnNiDR 钢的焊接性分析
09MnNiDR 钢的化学成分中含 C 量低 ,S、P 杂质 含量低 ,含有 0. 5 %左右的 Ni 元素 。由于降低了 C 含量 ,加入了少量 Ni ,减少了杂质 ,09MnNiDR 钢具 有高强度 、高低温冲击韧性 。
09MnNiDR 钢的供货状态为正火态 ,显微组织为 铁素体 + 珠光体 。从焊接性角度出发 ,主要应该防 止焊接时产生冷裂纹和热裂纹 ,保证焊缝和焊接热 影响区 ( HAZ) 具有与母材相当的力学性能 ,特别是
母材 铁素体 +珠光体
铁素体晶粒度 9.5 级
焊缝 96 - 36 HAZ
铁素体 +珠光体 铁素体 +珠光体
— —
96
-
焊缝 37 HAZ
针状铁素体 +先共析铁素体 铁素体 +贝氏体
— 原始奥氏体晶粒度
5级
第 5 期 齐玉宏 :09MnNiDR 钢焊接接头的低温韧性控制
23
对铁素体冲击试验时 ,对于 96 - 38 和 96 - 36 焊缝 ,冲击断口开头为典型的韧窝状 ,塑性变形痕迹 非常明显 ,是韧性断裂 。而 - 70 ℃冲击韧性只有几 焦尔的 96 - 37 焊缝冲击断口 ,呈现典型的解理断 裂 ,其中解理面尺寸约 30μm ,近似于先共析铁素体 的晶粒大小 。这从微观角度更进一步说明了线能量 增加以后 ,导致先共析铁素体晶粒尺寸加大 ,低温冲 击断裂从韧性断裂转变为以解理为主的脆性断裂 , 冲击韧性大大下降 。
母材
同上
母材
同上
母材
同上
母材
同上
3 影响低温冲击韧性的主要因素
从表 4 可知 ,对于 W707 焊条焊接试板 ,焊接线 能量对低温冲击韧性的影响并不明显 ,这主要与焊 缝中的 Ni 含量增高有关 。对于 W607A 焊条焊接试 板 ,多道多层焊缝中再热焊缝金属所占比重增加 ,加 大焊接线能量会导致焊缝金属中针状铁素体比例减
(1) 焊条选用 :为控制低线能量下的焊接热输 入和避免焊接操作摆动 ,对厚度为 8 mm 以上板材 选用 <4. 0 焊条 ,对厚度为 8 mm 以下板材选用 <3. 2 焊条 ,焊条烘烤和使用严格按标准执行 。
中图分类号 :TE972 + . 5 文献标识码 :B 文章编号 :1002 - 3607 (2000) 05 - 0023 - 03
09MnNiDR (以前称为 0. 5Ni) 钢是近几年研制并 使用的 - 60 ℃级低合金低温用钢〔1 ,2〕,已列入《低温 压力容器用低合金钢板》( GB3531 - 1996) 国家标准 。 与 16MnDR 钢相比 ,09MnNiDR 在 - 70 ℃下仍具有大 于 27 J 的冲击韧性 ;与 3. 5Ni 、9Ni 钢相比 ,其含 Ni 大 大下降 ,材料成本明显降低 。因此 ,在制造工作温度 不超过 - 70 ℃的低温压力容器时 ,选择 09MnNiDR 钢具有低温性能优良 、制造成本低等特点 ,经济效益 显著 。
37 ,29 ,19 38 ,36 ,55
(28)
(43)
54 ,20 ,34 34 ,50 ,50
(36)
(45)
8 ,7 ,25 25 ,38 ,42
(13)
(35)
注 :括弧内为三个试样的平均值 。 表 5 焊缝 、HAZ 及母材显微组织
;先共析铁素体
1996 年本公司建造了一台 7396 m3 液氨贮罐 , 设计温度 - 40 ℃,使用温度 - 30 ℃,主体材质采用 09MnNiDR 钢 。该钢材焊接的关键问题是保证接头 (包括焊缝与热影响区) 的低温韧性达到标准要求 , 并有一定的富裕度 , GB3531 - 1996 标准要求钢材的 - 70 ℃冲击功 Akv - 70 ℃ ≥27 J (三个试样平均值 ,单 个值 ≥19 J 。JB4708 - 92 标准规定接头性能不得低 于母材性能) ,因为焊接热循环会破坏母材的细晶组 织结构 ,焊缝一般也较难得到均匀的细小组织 。
第 5 期 齐玉宏 :09MnNiDR 钢焊接接头的低温韧性控制
21
09MnNiDR 钢焊接接头的低温韧性控制
齐玉宏
(中国石化集团第五建设公司 ,兰州 730060)
摘 要 :文章通过对低温贮罐用钢材 09MnNiDR 的焊接性 、焊接工艺评定 ,论述了影响低 温冲击韧性的主要因素 ,指明了控制低温韧性的措施 ,取得了良好的工程实效 。 关键词 :低温用钢 ;焊接性 ;工艺 ;韧性 ;控制
96 - 36 74 ,22 ,102 112 ,105 ,95
(66)
(104)
96 - 37 55 ,19 ,59 74 ,79 ,95
(44)
(83)
- 70 ℃
焊缝
HAZ
36 ,44 ,118 116 ,116 ,72
(66)
(102)
60 ,50 ,50 30 ,36 ,58
(54)
(42)
9. 6～14. 4 950 ℃,
13. 2～16. 6 2h 正火 9. 6～14. 4 无 13. 2～16. 6
96 - 37立上 100～110 22～24 6～7 18. 8～26. 4 无 140～150 22～24 7～9 20. 5～30. 8
根据 GB228 - 87 对试样进行焊接接头常温拉伸 性能测定 ,根据 GB232 - 99 进行横向弯曲试验 ,根据 GB2106 - 80 进行低温 Charpy V 型缺口冲击韧性测 定 ,如表 3 、表 4 所示 ,所有焊接接头的抗拉强度均 高于母材的要求值 ,断裂位置为母材 。焊接线能量 对抗拉强度没有明显影响 ,但比较 96 - 38 和 96 - 36 试样可知 ,焊后正火处理降低了焊接接头的抗拉强 度 ,提高了低温冲击值 。所有焊接试板横向弯曲性 能均达到 JB4708 - 92 的要求 ,各有二件试样面弯 、 背弯合格 ,除了 96 - 37 试板之外 ,其它所有试板 70 ℃低温冲击韧性大于 27 J ,合格 。尽管 96 - 38 和 96 - 36 焊缝 - 70 ℃各有一个试样低于 27 J ,但根据 JB708 - 92 中 4. 2. 7. 3 条对冲击合格指标的规定 ,每 个区三个试样的平均值应不低于母材标准规定值 , 并且至多允许有一个试样的冲击功低于规定值 ,但 不低于规定值的 70 % ,故确定 96 - 38 和 96 - 36 焊 接接头 - 70 ℃下的冲击韧性试样全部合格 。
少 ,低温冲击韧性下降 。由于立向上位置焊接时线 能量比水平位置显著增大 ,所以 96 - 37 焊缝组织中 针状铁素体减少 ,先共析铁素体增加且尺寸变大 ,而 水平位置小线能量焊接的 96 - 38 焊缝中含有大量 针状铁素体 ,先共析铁素体尺寸小 、数量少 。表 5 给 出了 HAZ 区粗晶区原始奥氏体晶粒度的分级 ,可以 看出 ,线能量增大轻微增加了 HAZ 粗晶区的原始奥 氏体晶粒尺寸 ,但组织依然为贝氏体 + 珠光体 。96 - 37 试板大的线能量主要导致焊缝针状铁素体减 少 ,先共析铁素体增多且尺寸变大 ,进而使焊缝低温 冲击韧性下降 ,如表 4 所示 。
焊后正火处理对 09MnNiDR 焊接接头低温冲击 韧性具有明显的改善作用 。如表 4 所示 ,正火处理 的 96 - 36 试样焊缝和 HAZ - 60 ℃、- 70 ℃冲击韧 性明显优于未处理的 96 - 38 。从显微组织分析亦 可知 ,经过正火处理 ,焊缝和 HAZ 组织变为珠光体 + 铁素体 ,实际上改善了焊缝和 HAZ 粗晶区的组 织 ,提高了焊缝和 HAZ 低温冲击韧性 。
表 1 W707 和 W607A 熔敷金属化学成分 %
焊条 直径 牌号 (mm) C
Si Mn P
S Ni
Ti Cu
3. 2 0. 07 0. 28 1. 22 0. 009 0. 013 1. 31 0. 03 0. 04 W707
4. 0 0. 07 0. 23 1. 26 0. 010 0. 012 1. 28 0. 04 0. 05 W607 3. 2 0. 07 0. 27 1. 31 0. 009 0. 013 0. 96 0. 03 0. 03
2 焊接工艺评定
按照《钢制压力容器焊接工艺评定》(JB4708 92) 对 09MnNiDR 钢进行焊接工艺评定 。采用 W707 和 W607A 两种焊条手工电弧焊 ,DCRP。坡口形式 为 :X 型坡口 ,65°,钝边 3 mm ;双面焊 ,用碳弧气刨清 根。
W707 和 W607A 焊条熔敷金属化学成分和力学 性能见表 1 。焊接工艺参数见表 2 。
表 3 焊接接头常温拉伸和弯曲性能
编号
96 - 34
96 - 35 96 - 36 96 - 37 96 - 38
抗拉强度 (MPa)
522 ,528
538 ,549 503 ,494 534 ,531 529 ,532