3m³鋼制低溫壓力容器焊接技術的設計研究

李禹萱 劉堯堯 宋金寶 王超 段繼鵬

摘 要：能夠實現3 鋼制低溫壓力容器焊接，這種技術是現在的研究熱點、難點，能夠在低溫條件下實現完美的焊接過程，是一個非常關鍵及重大技術創新，通過了解焊接材料的特性與焊接過程中各種問題的出現，最終選取了合適的焊接材料及最優的焊接技術。本次設計通過對3 鋼制低溫壓力容器的規范的認識與學習，選取材料16MnDR進行焊接試驗及生產應用，在焊接過程中，在觀察過程中了解了16MnDR低溫鋼焊接的特點與焊接時易出現的問題，明確了焊接時應注意的問題，最終將焊接工藝組合拼接，進行多次優化試驗，確定采用埋弧焊技術焊接，同時采取與之對應的合理工藝參數，針對焊接過程中易產生焊接缺陷的原因，制定了可行的預防方案。

關鍵詞：16MnDR；低溫壓力容器；埋弧焊；工藝參數

一、論文選題的意義

壓力容器是一種比較特殊的焊接結構容器，在工作過程中比較容易發生事故，并且事故的危害比較嚴重。我國的壓力容器的焊接制造方面，與國外還存在一定的差距，專業化水平比較低。3 低溫壓力容器相對于大中小型企業產品生產中相當重要的產品，經過了解特種容器的制造與加工技術，決定對3 低溫壓力容器的焊接技術進行設計與焊接，目前國內市場對3m3低溫壓力需求穩定，并且需求量大，生產前景可觀。其焊接技術與工藝水平是其核心技術。

二、材料焊接技術的要求

1.焊接材料的特性

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

16MnDR低溫鋼中Mn元素能夠抑制脆性，而C、P、S、Si、O元素會提高脆性，尤其是C、P的影響[9-10]。低溫鋼在回火過程中，會有碳化物析出，回火溫度太高會使碳化物增加，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進行試驗，通過焊接結果確定最佳組合參數，試板采用四種類型的坡口：I形、Y形、雙Y形與V形，每種試板分別進行試驗：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，埋弧焊對其正面填充2道；組對過程中，通過調整試板組對間隙，按照上述六種焊接方法，尋找合適的組對間隙、焊接參數。對各組焊縫拍攝宏觀照片，對焊縫進行無損檢測分析，最終對各組焊接接頭組織進行機械性能、力學性能分析測試，開展不同工藝參數下的焊接接頭組織性能分析，分析選取最優坡口類型及工藝參數進行試制件加工。

四、焊接工藝的制定

1.焊接材料的選定

結合低溫壓力容器的沖擊韌度要求，根據等強原則，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。

點固用焊條 J507RH， 3.2 ，符合GB/5117-1995。

焊 劑 HJ350，符合GB/5291-1999。

五、總結與展望

低溫鋼焊接質量直接影響壓力容器設備的正常運行，焊接過程中，每個焊接工序都要嚴格要求，最終才能確保良好的焊接質量。必須做到以下幾點：

1.思想上，真正的重視工作的性質，加強學習理論知識，熟悉與壓力容器有關的所有知識。

2.實際操作中，要嚴格執行焊接工藝規程，尤其要采用小的線能量。

3.重視產品試板焊接的每一個步驟，保證力學性能試驗檢測一次通過。

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