SA387Gr—CL1鋼材焊接的分析實(shí)踐

摘要：本文簡(jiǎn)要的闡述了SA387Gr-CL1耐熱鋼的可焊性，經(jīng)過多次焊接試驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)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(xiàng)目加熱爐煙風(fēng)道出口設(shè)計(jì)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(yàn)。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(shí)驗(yàn)摸索出此鋼材的焊接性能。

1 實(shí)驗(yàn)階段

1.1 準(zhǔn)備

①焊機(jī)型號(hào)：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(yàn)有針對(duì)性的選擇12mm與25mm鋼板角接接頭和6mm鋼板對(duì)接接頭，分別做8組試樣，按提前擬訂好的工藝參數(shù)試驗(yàn)，通過對(duì)焊接試樣的工藝評(píng)定，得出最終的焊接工藝。6mm 鋼板對(duì)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(yàn)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(shí)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(yàn)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(hào)

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(yàn)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(shí)驗(yàn)時(shí)先用火焰加熱方法對(duì)焊縫金屬進(jìn)行預(yù)熱，溫度達(dá)到200℃時(shí)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(jìn)行保溫，保溫時(shí)間不低于2h。當(dāng)溫度低于0℃時(shí)，適當(dāng)延長(zhǎng)保溫時(shí)間20～30分鐘。保溫結(jié)束后，對(duì)鋼構(gòu)件整體進(jìn)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(yàn)結(jié)果

按照實(shí)驗(yàn)得到的焊接參數(shù)焊接，并熱處理后，焊接試件的機(jī)械性能對(duì)比見表3。

表3 實(shí)驗(yàn)后焊接試件機(jī)械性能對(duì)比

[試件

DW-2CMA

SA387Gr-22CL1

實(shí)驗(yàn)值][實(shí)驗(yàn)溫度

常溫

常溫

-5][屈服強(qiáng)度

600

585

575][抗拉強(qiáng)度

700

680

658]

2 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)證了有效的預(yù)防措施。在實(shí)際工作中，按實(shí)驗(yàn)取得的焊接工藝參數(shù)進(jìn)行施工，確保此次甲醇技改項(xiàng)目加熱爐煙風(fēng)道出口工程達(dá)到ANSI/AWS D1.1焊接的標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]陳伯蠹.焊接工程缺欠分析及對(duì)策[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[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(jiǎn)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(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)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(yáng)市勝利路200號(hào)市政工程處。