SA387Gr—CL1鋼材焊接的分析實踐

摘要：本文簡要的闡述了SA387Gr-CL1耐熱鋼的可焊性，經(jīng)過多次焊接試驗，對實驗數(shù)據(jù)進行了認(rèn)真的分析和總結(jié)，制定出了合理的焊接規(guī)范（電流、電壓、焊速）和預(yù)熱保溫措施。

關(guān)鍵詞：焊接接頭 預(yù)熱 焊后處理

0 引言

某公司甲醇技改項目加熱爐煙風(fēng)道出口設(shè)計參數(shù)分別是溫度552℃，壓力±2.55kPa。主體采用日本一種低合金耐熱鋼SA387Gr-CL1。該鋼種鋼板硬度大，我單位歷來沒有從事過此鋼材的施焊，沒有相關(guān)經(jīng)驗。為保證焊接質(zhì)量，減少焊接缺陷，提高焊接合格率。需要通過實驗摸索出此鋼材的焊接性能。

1 實驗階段

1.1 準(zhǔn)備

①焊機型號：NBC-450；②焊接材料： 藥芯焊絲DW-2CMA φ1.2mm；③結(jié)構(gòu)形式如圖1所示：

圖1 接頭形式

主體材料：SA387Gr22-CL1；厚度：6～25mm。

1.2 主要內(nèi)容

SA387Gr22-CL1作為主體材料歷來沒有施焊過，沒有成熟的焊接工藝，試驗有針對性的選擇12mm與25mm鋼板角接接頭和6mm鋼板對接接頭，分別做8組試樣，按提前擬訂好的工藝參數(shù)試驗，通過對焊接試樣的工藝評定，得出最終的焊接工藝。6mm 鋼板對接焊接工藝參數(shù)見表1。

焊接中產(chǎn)生了裂紋 、氣孔、夾渣和未熔合等缺陷，通過做RT探傷和切片金相分析。通過從發(fā)生的數(shù)量和性質(zhì)分析，大部分缺陷是冷裂紋，一方面與環(huán)境溫度（試驗地溫度-5℃～-16℃）有關(guān)，另一方面與鋼材的冷卻速度過大和金屬材料碳含量過大、硫、磷等含量過高有關(guān)；少部分的氣孔是因氣體純度低及焊道兩側(cè)清理不徹底產(chǎn)生的；夾渣和未熔合。少數(shù)夾渣和未熔合是焊接工藝參數(shù)不合適和局部坡口過小造成的。綜合分析，需要確定適當(dāng)?shù)念A(yù)熱溫度和焊后保溫溫度和保溫時間，調(diào)整合適的焊接工藝參數(shù)。

1.3 焊接參數(shù)

經(jīng)試驗得到焊接工藝參數(shù)（見表2）。

表2 焊接參數(shù)

[焊接

位置

1F

3F][焊材

牌號

DW-2CMA

DW-2CMA][規(guī)格

（mm）

1.2

1.2][焊劑或

氣體

CO2

CO2][電源

極性

DCSP

DCSP][電流

（A）

120～130

125～135][電壓

（V）

30～35

27～33][焊速cm

/min

13～18

15～20]

1.4 預(yù)熱溫度和焊后熱處理

耐熱鋼在低溫條件下焊接，防止焊接裂紋最主要方法是通過采取一定的措施使焊后冷卻速度降低。根據(jù)本次試驗的主材和焊接材料，按匹配性選取預(yù)熱溫度150～200℃，焊接熱處理溫度720±20℃。

實驗時先用火焰加熱方法對焊縫金屬進行預(yù)熱，溫度達到200℃時開始施焊，焊接完成后，再用火焰加熱到450℃后，敷上電熱絲并用75mm保溫棉覆蓋（如圖2所示）進行保溫，保溫時間不低于2h。當(dāng)溫度低于0℃時，適當(dāng)延長保溫時間20～30分鐘。保溫結(jié)束后，對鋼構(gòu)件整體進行焊后執(zhí)業(yè)處理，熱處理溫度為750℃。

[圖2 焊后保溫結(jié)構(gòu)圖][75mm保溫棉][電熱絲式加熱器]

1.5 試驗結(jié)果

按照實驗得到的焊接參數(shù)焊接，并熱處理后，焊接試件的機械性能對比見表3。

表3 實驗后焊接試件機械性能對比

[試件

DW-2CMA

SA387Gr-22CL1

實驗值][實驗溫度

常溫

常溫

-5][屈服強度

600

585

575][抗拉強度

700

680

658]

2 結(jié)論

通過實驗，我們總結(jié)出了SA387Gr-22CL1鋼材的焊接工藝參數(shù)，并且掌握了此鋼材在焊接中容易產(chǎn)生的缺陷及原因，同時驗證了有效的預(yù)防措施。在實際工作中，按實驗取得的焊接工藝參數(shù)進行施工，確保此次甲醇技改項目加熱爐煙風(fēng)道出口工程達到ANSI/AWS D1.1焊接的標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻：

[1]張漢謙.鋼熔焊接頭金屬學(xué)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.

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[3]JIS Z 3700-2009，焊接后的熱處理方法[S].

[4]GB50661-1999，鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范[S].

作者簡介：謝蕾（1982-），女，甘肅酒泉人，工程師，2004年畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，現(xiàn)任中石化中原油建工程有限公司工程師。河南省濮陽市勝利路200號市政工程處。