J607RHDQ和LB-65L熔敷金屬成分與性能對(duì)比

王安軍 王傳標(biāo) 王清棟

(合肥通用機(jī)械研究院)

J607RHDQ和LB-65L熔敷金屬成分與性能對(duì)比

王安軍*王傳標(biāo) 王清棟

(合肥通用機(jī)械研究院)

介紹了07MnNiMoDR鋼制乙烯球罐工程中所使用的國(guó)產(chǎn)焊條和日本進(jìn)口焊條的建造實(shí)例，并對(duì)其化學(xué)成分、熔敷金屬力學(xué)性能、擴(kuò)散氫含量以及焊接試板的力學(xué)性能等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出國(guó)產(chǎn)焊條與日本焊條的焊接接頭力學(xué)性能指標(biāo)相當(dāng)，均可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)溫度為-45～-50℃范圍內(nèi)07MnNiMoDR鋼制乙烯球罐的建造要求。

球罐 07MnNiMoDR鋼 J607RHDQ LB-65L 力學(xué)性能

近十年來(lái)，我國(guó)的乙烯工業(yè)發(fā)展迅速，已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。作為乙烯裝置中的關(guān)鍵設(shè)備——乙烯球罐，其球殼板用過(guò)多種鋼板。20世紀(jì)90年代初，合肥通用機(jī)械研究院與有關(guān)單位共同攻關(guān)，采用07MnNiMoVDR鋼建造了設(shè)計(jì)溫度為-40℃的乙烯球罐并全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，隨著生產(chǎn)工藝的發(fā)展，乙烯球罐設(shè)計(jì)溫度降至-45～-50℃[1]，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)乙烯球罐用鋼板和焊條的全部國(guó)產(chǎn)化，合肥通用機(jī)械研究院與昆山京群焊材科技有限公司研發(fā)了J607RHDQ焊條，其熔敷金屬的低溫沖擊韌性指標(biāo)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)溫度為-50℃07MnNiMoVDR鋼的建造要求，現(xiàn)就兩個(gè)乙烯工程項(xiàng)目的建造實(shí)例進(jìn)行分析論述。

國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)溫度為-50℃的乙烯球罐主要采用寶鋼的07MnNiMoVDR、日本JFE公司的JFE-HITEN610U2L、N-TUF490及武鋼的15MnNiNbDR。前兩種鋼均采用調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn)[1,2]。國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)溫度為-45～-50℃用焊條有國(guó)產(chǎn)的J607RHDQ和日本進(jìn)口的LB-65L。通過(guò)對(duì)兩個(gè)乙烯工程項(xiàng)目建造實(shí)例的分析，兩焊接接頭力學(xué)性能指標(biāo)大致相當(dāng)。為進(jìn)一步推廣設(shè)計(jì)溫度在-45～-50℃的低溫乙烯球罐焊條國(guó)產(chǎn)化提供借鑒。

1 兩種焊條技術(shù)條件對(duì)比分析

國(guó)產(chǎn)焊條和日本焊條技術(shù)條件的主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1、2。從表1中可以看出，國(guó)產(chǎn)焊條技術(shù)要求和日本焊條的技術(shù)要求相當(dāng)，但國(guó)產(chǎn)焊條P、S含量比日本焊條要求嚴(yán)格。從表2可以看出，在焊條熔敷金屬的力學(xué)性能指標(biāo)上，國(guó)產(chǎn)焊條的技術(shù)要求和日本焊條的技術(shù)要求基本一致。

表1 國(guó)產(chǎn)與日本進(jìn)口焊條熔敷金屬化學(xué)成分 wt%

表2 國(guó)產(chǎn)與日本進(jìn)口焊條熔敷金屬力學(xué)性能

2 兩種焊條質(zhì)量證明書(shū)及復(fù)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比

2.1化學(xué)成分

兩個(gè)乙烯工程項(xiàng)目中使用國(guó)產(chǎn)焊條J607RHDQ及日本焊條LB-65L質(zhì)保書(shū)中都提供了C、Si、Mn、S、P、Ni、Mo及其他合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，結(jié)果整理見(jiàn)表3?？梢钥闯觯簢?guó)產(chǎn)焊條及日本焊條主要元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)實(shí)物水平基本相當(dāng)；特別是P、S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，國(guó)產(chǎn)焊條控制水平較高于日本焊條；國(guó)產(chǎn)焊條的Ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)實(shí)物水平較高于日本焊條。

表3 兩種焊條主要元素含量范圍及平均值 wt%

2.2擴(kuò)散氫含量

擴(kuò)散氫含量是焊接冷裂紋產(chǎn)生的主要原因之一，所以要嚴(yán)格控制氫來(lái)源，選擇與母材配套的低氫焊接材料來(lái)降低擴(kuò)散氫含量。按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用氣相色譜法測(cè)量4個(gè)試樣，然后計(jì)算4個(gè)試樣的擴(kuò)散氫含量的平均值。J607RHDQ和LB-65L焊條的數(shù)據(jù)整理結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 擴(kuò)散氫含量比較 mL/100

從表4統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)可以看出，J607RHDQ擴(kuò)散氫和LB-65L相當(dāng)。

2.3熔敷金屬力學(xué)性能

J607RHDQ焊條共計(jì)3個(gè)批號(hào)，質(zhì)保書(shū)和復(fù)驗(yàn)報(bào)告得到ReL、Rm、A分別為3個(gè)，KV2數(shù)據(jù)為3組，計(jì)算出一個(gè)KV2平均值。LB-65L焊條共計(jì)兩個(gè)批號(hào)，質(zhì)保書(shū)和復(fù)驗(yàn)報(bào)告得到ReL、Rm、A分別為2個(gè)，KV2數(shù)據(jù)為2組，計(jì)算出一個(gè)KV2平均值。

2.3.1屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率

J607RHDQ焊條和LB-65L焊條的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率數(shù)據(jù)整理結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 J607RHDQ焊條和LB-65L焊條各項(xiàng)指標(biāo)的范圍及平均值比較

從表5可以看出，J607RHDQ和LB-65L焊條的各項(xiàng)性能相差不大，說(shuō)明國(guó)產(chǎn)焊條已接近日本焊條的技術(shù)水平。而從數(shù)據(jù)的變化范圍來(lái)看，國(guó)產(chǎn)焊條和日本焊條的各項(xiàng)指標(biāo)相當(dāng)。

2.3.2沖擊吸收能量比較

沖擊韌性特別是低溫沖擊韌性是調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼非常重要的指標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)最低值做了相關(guān)規(guī)定，不過(guò)在滿(mǎn)足各項(xiàng)指標(biāo)的前提下，該指標(biāo)應(yīng)是越大越好，波動(dòng)性越小越好。按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定沖擊試驗(yàn)每組取3個(gè)試驗(yàn)，同時(shí)還需要計(jì)算3個(gè)試樣沖擊吸收能量值的平均值。J607RHDQ和LB-65L焊條的數(shù)據(jù)整理結(jié)果見(jiàn)表6?？梢钥闯鯦607RHDQ熔敷金屬的沖擊吸收能量能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，且與LB-65L相當(dāng)。

表6 兩種焊材熔敷金屬-60℃沖擊吸收能量范圍及平均值 J

3 產(chǎn)品焊接試板力學(xué)性能和彎曲性能數(shù)據(jù)

根據(jù)工程項(xiàng)目實(shí)際，球罐按GB12337標(biāo)準(zhǔn)要求制備產(chǎn)品焊接試板，并按NB/T47016-2011標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行力學(xué)性能和彎曲性能檢驗(yàn)[2]。07MnNiMoDR鋼制乙烯球罐使用國(guó)產(chǎn)J607RHDQ焊條有4臺(tái)球罐，每臺(tái)球罐13個(gè)試板(橫焊、立焊，平+仰焊)，共計(jì)52個(gè)試板；使用日本進(jìn)口LB-65L焊條有4臺(tái)球罐，每臺(tái)球罐3個(gè)試板，共計(jì)12個(gè)試板；兩個(gè)工程所用國(guó)產(chǎn)J607RHDQ焊條與日本進(jìn)口LB-65L焊條的焊接工藝以及焊后消除應(yīng)力熱處理工藝基本相同，都嚴(yán)格按照焊接工藝控制焊接熱輸入量，產(chǎn)品焊接試板的-50℃力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 產(chǎn)品焊接試板力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果

注：平均值數(shù)據(jù)為四舍五入的平均值；彎曲試驗(yàn)(D=4a，α=180°)兩件合格(側(cè)彎)；拉伸試驗(yàn)斷裂位置為WM區(qū)域。

從表7可以看出，07MnNiMoDR鋼用國(guó)產(chǎn)J607RHDQ的產(chǎn)品焊接試板的焊接接頭在-50℃時(shí)的力學(xué)性能和日本進(jìn)口LB-65L相當(dāng)，這說(shuō)明通過(guò)嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù)及合理的焊接熱輸入量，07MnNiMoDR鋼用國(guó)產(chǎn)J607RHDQ焊條亦能滿(mǎn)足實(shí)際工程項(xiàng)目需要。

4 結(jié)論

4.1在相同試驗(yàn)條件下，07MnNiMoDR鋼制乙烯球罐使用國(guó)產(chǎn)J607RHDQ和日本LB-65L焊接接頭性能的穩(wěn)定性和可靠性相當(dāng)。

4.2在設(shè)計(jì)溫度為-45～-50℃范圍內(nèi)，國(guó)產(chǎn)J607RHDQ與日本LB-65L在07MnNiMoDR鋼制乙烯球罐的應(yīng)用方面均能滿(mǎn)足建造要求，可以得到應(yīng)用與推廣。

[1] 房務(wù)農(nóng)，卜華全，汪輝.國(guó)產(chǎn)與進(jìn)口乙烯球罐用焊接接頭性能對(duì)比[J].石油化工設(shè)備技術(shù)，2011，32(4)：39～42.

[2] NB/T47016-2011，承壓設(shè)備產(chǎn)品焊接試件的力學(xué)性能檢驗(yàn)[S].北京：國(guó)家能源局，2011.

ComparisonofDepositedMetalComponentsandMechanicalPropertiesbetweenJ607RHDQandLB-65L

WANG An-jun, WANG Chuan-biao, WANG Qing-dong

(HefeiGeneralMachineryResearchInstitute,Hefei230088,China)

Welding rods from China and Japan for 07MnNiMoDR steel ethylene tank were introduced and their

*王安軍，男，1982年3月生，工程師。安徽省合肥市，230088。

TQ053.2

A

0254-6094(2015)01-0016-04

2014-05-29，

2014-12-08)

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