气冷式压力容器用钢13 MnNiMoR焊接工艺研究.pdf

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1、第52卷第4期化　工　设　备　与　管　道Vol.52No.42015年8月PROCESSEQUIPMENT&PIPINGAug.2015气冷式压力容器用钢13MnNiMoR焊接工艺研究周大坤，张世鑫，王雨，李英博（沈阳鼓风机集团压力容器有限公司，沈阳110869）摘要：气体冷却器是保证压缩机组稳定运行的关键设备。对气体冷却器所用13MnNiMoR钢板的焊接性进行了分析，完成了合格的焊接工艺评定，并制定出满足产品的焊接工艺规程。通过对焊接过程的严格控制，有效防止了冷裂纹的产生，使焊接的气体冷却器筒体满足了质量要求。关键词：气体冷却器；焊接工艺；

2、13MnNiMoR钢中图分类号：TQ050.6；TH140.7文献标识码：A文章编号：1009-3281（2015）04-0013-004随着我国煤气化工程中压缩机组的工作温度表1母材的化学成分和压力的不断提升，其配套辅助设备的设计参数Table1ThechemicalcompositionoftheBasicmetal%也要相应提高。为某公司压缩机组配套设计一款冷合金元素CSiMnCrNiMoNbPS却装置，壳体直径800mm，管程设计压力为13.0质量分数0.120.361.450.310.860.280.0120.0150.008MPa

3、，设计温度200℃，介质为N2，主体材料为13MnNiMoR，名义厚度为34mm。作为低合金高强钢，表2母材的力学性能Table1MechanicalpropertiesoftheBasicmetal13MnNiMoR被加入了多种合金元素来提高钢材本身ReL/MPaRm/MPaA/%HVAKV/J（0℃）的热强性。同时也提高了钢材的淬硬性，使得钢材的55767524.3212180焊接性较差，因此对13MnNiMoR焊接工艺的研究就显得很有必要了。本文对13MnNiMoR钢板焊接工艺1.2焊接性分析和焊接接头组织及性能进行了深入的研究。焊接过

4、程中，热影响区受到反复热循环的作用，组织晶粒比较粗大，成分不均匀，是冷裂纹的敏感区1试件制备与试验方法域。在焊接的快速加热和连续冷却条件下，热影响区1.1母材的相转变属于非平衡状态下的转变，其相组成主要取13MnNiMoR试验材料与筒体根据GB713—决于母材的化学成分。2014进行同批采购，厚度为34mm，为某钢厂同炉由13MnNiMoR连续冷却转变曲线（图2）可知，熔炼，经同一轧制和热处理而成的，交货状态为正火当t8/3≤60s时，焊缝将产生马氏体组织，此时的热+回火，母材的金相组织为贝氏体+铁素体组织（图影响区硬度比较高，大于HV445

5、，容易产生冷裂纹；1），化学成分、力学性能及复验结果见表1、表2。当60s＜t8/3≤240s时，热影响区组织由贝氏体向马氏体发生不完全转变，留有的残余马氏体，使得热影响区硬度大于HV310，仍然具有很高的冷裂纹倾向；当t8/3＞240s时，热影响区中马氏体组织消失，由贝氏体+铁素体组成，但是硬度仍然比较大；通过13MnNiMoR焊接连续冷却转变曲线（图3）可收稿日期：2014-12-24图1母材金相200×作者简介：周大坤（1979—），男，黑龙江省肇东市人，高级工程师。Fig.1Basicmetallicphase200×从事大型压力容器

6、设计及工艺制造。·14·化　工　设　备　与　管　道第52卷第4期知，焊缝填充金属的相组成主要取决于焊缝填充金属用随取。SJ101焊剂经300~350℃烘干处理，时间2h。的冷却速度。当t8/5≤7s时，焊缝金属全部由马氏焊接时保证周围环境温度大于5℃，风速小于2m/s。体组成，焊缝金属硬度大于HV369，冷裂纹倾向较大；由于13MnNiMoR具有较高的淬硬性，焊接时当7s＜t8/5≤200s时，焊缝金属组织开始是贝氏体，容易产生冷裂纹，宜采用较小的焊接线能量，尽量减随着温度的降低，部分贝氏体转变为马氏体，硬度少焊缝的填充金属，多层多道焊进行焊

7、接。氩弧焊采也随之降低，由HV349降低到HV275。当t8/5≥300用V形坡口（图4），单面填满焊缝；手工电弧焊和s时焊缝金属完全由贝氏体+铁素体组成。此时焊缝埋弧焊采用X形坡口（图5），先正面焊接，填满坡金属对于抗冷裂纹的产生比较好。焊后消应热处理：口后反面气刨清根，用砂轮打磨掉表面氧化层和淬对于13MnNiMoR来说焊后消应热处理有利于改善焊硬层，露出金属光泽后，对坡口进行表面磁粉探伤，缝的力学性能，释放由于热循环产生的残余应力，防确定无缺陷后，继续填满坡口。止焊接延迟裂纹的产生和扩展，提高焊接结构的使用寿命。但是热处理会降低母材的屈

8、服强度、抗拉强度、延伸率及韧性。因此对13MnNiMoR来说，应选择合理的焊后热处理温度和时间，在减少降低母材金属力学性能的同时，改善焊缝的组织和性能。图4手工氩弧