3m³鋼制低溫壓力容器焊接技術(shù)的設(shè)計(jì)研究

李禹萱 劉堯堯 宋金寶 王超 段繼鵬

摘 要：能夠?qū)崿F(xiàn)3 鋼制低溫壓力容器焊接，這種技術(shù)是現(xiàn)在的研究熱點(diǎn)、難點(diǎn)，能夠在低溫條件下實(shí)現(xiàn)完美的焊接過程，是一個(gè)非常關(guān)鍵及重大技術(shù)創(chuàng)新，通過了解焊接材料的特性與焊接過程中各種問題的出現(xiàn)，最終選取了合適的焊接材料及最優(yōu)的焊接技術(shù)。本次設(shè)計(jì)通過對(duì)3 鋼制低溫壓力容器的規(guī)范的認(rèn)識(shí)與學(xué)習(xí)，選取材料16MnDR進(jìn)行焊接試驗(yàn)及生產(chǎn)應(yīng)用，在焊接過程中，在觀察過程中了解了16MnDR低溫鋼焊接的特點(diǎn)與焊接時(shí)易出現(xiàn)的問題，明確了焊接時(shí)應(yīng)注意的問題，最終將焊接工藝組合拼接，進(jìn)行多次優(yōu)化試驗(yàn)，確定采用埋弧焊技術(shù)焊接，同時(shí)采取與之對(duì)應(yīng)的合理工藝參數(shù)，針對(duì)焊接過程中易產(chǎn)生焊接缺陷的原因，制定了可行的預(yù)防方案。

關(guān)鍵詞：16MnDR；低溫壓力容器；埋弧焊；工藝參數(shù)

一、論文選題的意義

壓力容器是一種比較特殊的焊接結(jié)構(gòu)容器，在工作過程中比較容易發(fā)生事故，并且事故的危害比較嚴(yán)重。我國(guó)的壓力容器的焊接制造方面，與國(guó)外還存在一定的差距，專業(yè)化水平比較低。3 低溫壓力容器相對(duì)于大中小型企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中相當(dāng)重要的產(chǎn)品，經(jīng)過了解特種容器的制造與加工技術(shù)，決定對(duì)3 低溫壓力容器的焊接技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)與焊接，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)3m3低溫壓力需求穩(wěn)定，并且需求量大，生產(chǎn)前景可觀。其焊接技術(shù)與工藝水平是其核心技術(shù)。

二、材料焊接技術(shù)的要求

1.焊接材料的特性

16MnDR低溫鋼被大部分企業(yè)用于設(shè)備與零件的加工制造。16MnDR低溫鋼通常是合金元素的固溶強(qiáng)化與晶粒細(xì)化的組合，通過正火處理得到均勻的細(xì)化晶粒，使其低溫韌性更優(yōu)。

16MnDR低溫鋼中Mn元素能夠抑制脆性，而C、P、S、Si、O元素會(huì)提高脆性，尤其是C、P的影響[9-10]。低溫鋼在回火過程中，會(huì)有碳化物析出，回火溫度太高會(huì)使碳化物增加，最終影響材料低溫沖擊的韌性。

三、焊接方案與基礎(chǔ)條件確定

1.焊接方案的確定

選取多組試板配合不同工藝參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，通過焊接結(jié)果確定最佳組合參數(shù)，試板采用四種類型的坡口：I形、Y形、雙Y形與V形，每種試板分別進(jìn)行試驗(yàn)：直接埋弧焊，采用直徑 2.5 H08Mn2MoA焊絲打底，直徑 4 H08Mn2MoA焊絲填充蓋面；氬弧焊打底，用埋弧焊 4 H08Mn2MoA的焊絲填充其蓋面；氬弧焊打底，采用埋弧焊 2.5 H08Mn2MoA焊絲填充其蓋面；氬弧焊打底，采用電弧焊填充它的1道蓋面，埋弧焊 4 H08Mn2MoA焊絲填充其蓋面；氬弧焊打底，電弧焊填充1道蓋面，埋弧焊 2.5 H08Mn2MoA焊絲填充蓋面；反面Y形坡口，手工焊打底，碳弧氣刨正面坡口后，埋弧焊對(duì)其正面填充2道；組對(duì)過程中，通過調(diào)整試板組對(duì)間隙，按照上述六種焊接方法，尋找合適的組對(duì)間隙、焊接參數(shù)。對(duì)各組焊縫拍攝宏觀照片，對(duì)焊縫進(jìn)行無損檢測(cè)分析，最終對(duì)各組焊接接頭組織進(jìn)行機(jī)械性能、力學(xué)性能分析測(cè)試，開展不同工藝參數(shù)下的焊接接頭組織性能分析，分析選取最優(yōu)坡口類型及工藝參數(shù)進(jìn)行試制件加工。

四、焊接工藝的制定

1.焊接材料的選定

結(jié)合低溫壓力容器的沖擊韌度要求，根據(jù)等強(qiáng)原則，選用焊材如下：

埋弧焊絲 H08Mn2MoA， 4 ，符合GB/14597-1994。

氬弧焊絲 H08Mn2SiA， 4 ，符合GB/14597-1994。

點(diǎn)固用焊條 J507RH， 3.2 ，符合GB/5117-1995。

焊 劑 HJ350，符合GB/5291-1999。

五、總結(jié)與展望

低溫鋼焊接質(zhì)量直接影響壓力容器設(shè)備的正常運(yùn)行，焊接過程中，每個(gè)焊接工序都要嚴(yán)格要求，最終才能確保良好的焊接質(zhì)量。必須做到以下幾點(diǎn)：

1.思想上，真正的重視工作的性質(zhì)，加強(qiáng)學(xué)習(xí)理論知識(shí)，熟悉與壓力容器有關(guān)的所有知識(shí)。

2.實(shí)際操作中，要嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝規(guī)程，尤其要采用小的線能量。

3.重視產(chǎn)品試板焊接的每一個(gè)步驟，保證力學(xué)性能試驗(yàn)檢測(cè)一次通過。

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