淺析低溫鋼焊接技術

李靜

摘 要：低溫鋼以其優良的低溫韌性，廣泛用于石油化工行業的空分、液化氣貯藏等領域的設備中。低溫鋼在焊接過程中，粗大晶粒的產生會降低低溫韌性，嚴重危害設備的安全運行。本文重點討論了通過小電流、快速焊、多層多道焊等方法降低焊接熱輸入，從而控制焊接過程晶粒粗大，以避免低溫韌性的降低。

關鍵詞：低溫鋼 低溫韌性 熱輸入

中圖分類號：TG457.11 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）12（a）-0-02

Abstract：Low temperature steel is widely used in equipment of air separation and liquid gas storage in petrochemical industry for its excellent low temperature toughness. In the welding process of low-temperature steel， the production of coarse grain will reduce the low-temperature toughness and seriously endanger the safe operation of equipment. This paper mainly discusses how to reduce the heat input of welding by means of low current， fast welding and multi-layer and multi-pass welding， so as to control the grain size in the welding process and avoid the decrease of low-temperature toughness.

Key words：Low temperature steel； The low temperature toughness； Heat input

普通的合金鋼隨著工作溫度的降低，塑性、韌性急劇下降，這類鋼材不能用于低溫下工作環境中，會造成嚴重的事故。而低溫鋼在相應的低溫條件下仍具有良好的韌性和抗脆斷能力，能夠確保結構的安全使用。A333Gr.6、09MnNiDR等常見低溫鋼廣泛用于石油、化工低溫設備（乙烯、煤液化、液化石油氣等）中[1]，在低溫條件下服役。低溫鋼按照鋼材的合金體系，分為含Ni和不含Ni兩大類。09MnD、16MnDR是常見的不含Ni低溫鋼，一般工作溫度在-40℃以上；09MnNiDR、15MnNiDR是常見的含Ni低溫鋼，含Ni低溫鋼根據Ni含量的高低，可以在更低的溫度下工作。低溫鋼一般合金元素的總質量分數不超過5%，碳當量較低，淬硬傾向小，焊接性能較好，但要注意避免焊接過程中形成粗大晶粒，降低溫度韌性。本文就低溫鋼的焊接特點、焊接方法等進行簡要介紹。

1 焊接工藝特點

低溫鋼為了獲得良好的低溫韌性，一般通過固溶強化、細晶強化，并采用正火或者正火加回火的處理來細化組織晶粒。另外，為了保證低溫韌性，低溫鋼中還盡量降低含碳量，并嚴格控制S、P的含量。

基于低溫鋼的材料特點，低溫鋼中有害雜質少、合金含量低，碳當量小，因而具有良好的焊接性能。但是，焊接過程中粗大晶粒的產生會大大降低低溫韌性，影響低溫鋼的正常使用。因此，必須要保證焊接接頭在使用溫度下具有足夠的沖擊韌度和抗脆斷能力，確保使用安全。

1.1 焊接方法的選擇

低溫鋼適用的焊接方法較廣，焊條電弧焊、埋弧焊、鎢極氬弧焊等常用焊接方法均可用于低溫鋼焊接。

1.2 焊接工藝的選擇

（1）薄板焊接時，一般無需預熱，當板厚超過25mm或者焊接接頭拘束度較大時，應采取預熱，但要嚴格控制預熱溫度，一般控制在100℃～150℃，預熱時間也不需持續太長，以避免焊接接頭組織粗化，降低韌性。

（2）采用低熱輸入的焊接工藝，焊接電流不宜過大，宜用快速多道焊以減輕焊道過熱，以縮小焊接接頭過熱區的寬度，限制晶粒長大。

（3）焊接過程中，焊條盡量不擺動，采用窄焊道、多道多層焊（如圖1所示）。多道焊時，還應注意控制道間溫度，采用小熱輸入施焊。多重焊的重熱作用能夠起到細化晶粒的作用，圖2為低溫鋼A333Gr.6焊接作業現場。

（4）為了避免熱處理過程中析出脆性相，降低低溫韌性，合理選擇熱處理工藝，盡量縮短在敏感溫度區間的保溫時間。

1.3 焊接材料的選擇

焊材的選擇要保證焊縫金屬獲得良好的低溫韌性，在焊接含Ni的低合金低溫鋼時，焊材中的含Ni量應與母材相當或者稍高。當Ni含量≥2.5%時，焊后需進行調質處理，以避免焊縫出現粗大的馬氏體，降低韌性。

1.4 焊后檢查與處理

低溫用鋼產品中，如果出現弧坑、未熔合等缺陷，在低溫工作環境下，焊接缺陷將引起應力集中，增大結構低溫脆性破壞傾向。因此，低溫鋼焊接后，應仔細檢查內部及表面缺陷，及時修復。

2 結語

綜上所述，筆者就石油、化工行業中常用的低溫鋼以及其焊接工藝特點進行了討論。低溫鋼因其具有較低的S、P含量及合金元素含量，焊接性能良好。但在焊接過程中，要嚴格控制熱輸入，以避免產生粗大晶粒，降低低溫韌性。

參考文獻

[1] 陳強.焊接手冊第2卷[M].北京：機械工業出版社，2008：330-335.

[2] 孔凡玉.-196℃ LNG低溫儲罐內膽焊接技術的研究[J].中國石油石化，2017（7）：114-115.

[3] 王雪嬌.厚壁SA-765 Gr3低溫鋼容器埋弧焊焊接技術的研究[J].大型鑄鍛件，2017（3）：14-17.