CN101564791A - 一种高强度压力容器用钢的埋弧焊接方法 - Google Patents

一种高强度压力容器用钢的埋弧焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗拉强度610～670MPa级别的大型压力容器用厚板钢埋弧焊接的方法。其解决目前存在的熔敷金属冲击功与实际接头韧性不能满足高强度大型厚板结构制造的焊接要求等不足。措施：本发明的步骤：用抗拉强度610～670MPa压力容器钢、厚度44mm～55mm；匹配的焊接材料：焊丝抗拉强度610～670MPa、直径Φ4.0mm，焊剂SJ105Q；埋弧焊坡口为60°的双面V型非对称坡口，钝边为4mm；在焊接电流700A、电压36V、速度30cm/min、线能量50kJ/cm条件下，连续在对接接头处施焊直至焊缝填满止；焊剂烘烤制度为350℃×1h；层间温度为100～150℃。本发明焊前不预热，焊后不热处理，接头具有优良的低温冲击韧性及安全储备。

Description

一种高强度压力容器用钢的埋弧焊接方法
技术领域
本发明涉及一种大型压力容器钢用钢厚板埋弧焊接工艺方法，适用于抗拉强度在610MPa级别高强度压力容器钢用厚板结构埋弧焊接，它属于大型压力容器钢用钢厚板结构制造焊接技术领域。
背景技术
随着我国大型压力容器钢设计逐步向高参数、大型化方面发展。为适应各类容器储罐的建造需要，武钢(集团)公司开发了一种应用于高强度高性能压力容器钢钢板，其综合力学性能优于国外同类钢种水平，尤其是-40℃低温韧性具有优异强韧性匹配。基材性能的提高对与之相匹配的焊接材料及焊接工艺提出了迫切的要求。
目前存在的主要问题：采用目前国内现有600MPa级埋弧焊接材料与焊接工艺匹配，熔敷金属冲击功与实际接头韧性远不能满足高强度大型厚板结构制造的焊接技术要求，尤其是与高韧性的基材相比，其-40℃低温力学指标相差太远，不能满足大型压力容器钢厚板结构制造焊接技术指标要求。在大线能量及多层焊的情况下，接头低温冲击性能无法满足大型压力容器钢厚板结构制造焊接技术指标要求。
发明内容
本发明的目的在于提出一种解决埋弧焊接工艺与匹配材料焊接大型压力容器钢用钢厚板结构制造过程焊前不预热、焊后不进行热处理的焊接工艺方法。
实现上述目的技术内容：
一种高强度压力容器用钢的埋弧焊接方法，其步骤：
(1)采用抗拉强度610～670MPa压力容器用钢、厚度为44mm～50mm；匹配的焊接
材料：焊丝抗拉强度610～670MPa，焊丝直径Φ4.0mm，焊剂为SJ105Q；
(2)埋弧焊坡口采用双面V型非对称坡口，坡口角度为60°，钝边为4mm；
(3)在焊接电流700A、焊接电压36V、焊接速度30cm/min、焊接线能量50kJ/cm条件下，连续对钢板厚度为44mm～50mm相同板厚组合对接接头施焊，直至焊缝填满为止；焊剂烘烤制度为350℃×1h；层间温度控制在100～150℃。
其在于：所采用焊丝的化学组分及重量百分比为：C：0.05～0.10、Si：≤0.010、Mn：1.60～2.0、Ni：0.30～0.50、Ti：0.08～0.15、Mo：0.20～0.50、P≤0.015、S≤0.010，其余为铁及不可避免的杂质。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
本发明公开的“一种高强度压力容器钢厚板埋弧焊接工艺方法”具有如下优点：
(1)其满足了我国大型压力容器钢储罐厚板结构钢关键埋弧焊接工艺制造技术。埋弧焊对接头抗拉强度、接头三区冲击功达到较高水平，接头具有优良的低温冲击韧性及安全储备。
(2)本发明埋弧焊接头过热区主要为贝氏体组织，焊缝金属主要为细小的针状铁素体组织，从而使焊缝具有优良的强韧性力学性能及抗裂性能。
(3)实现了大型压力容器钢钢对接接头厚板结构制造过程焊前不预热，焊后不进行热处理的焊接工艺，采用多层多道连续施焊工艺时接头具有优良的综合力学性能；焊接操作简便、高效、节能，适用于工厂大型压力容器钢储罐钢制造推广应用。
附图说明
图1为焊接厚板组合44mm+44mm的埋弧焊坡口示意图
具体实施方式
实施例1：
基材：抗拉强度610MPa调质容器钢，厚板组合44mm+44mm。试板尺寸为600mm×400mm×44mm，埋弧焊坡口采用双面V型非对称坡口，坡口角度为60°，钝边4mm
焊接材料匹配：
焊丝：其化学组分及重量百分比为：C 0.07、Si 0.06、Mn 1.80、Ni 0.29、Ti 0.12、Mo 0.35、P≤0.012、S 0.006，其余为铁及不可避免的杂质。
焊丝直径为Φ4.0mm，并与烧结焊剂SJ105Q匹配进行焊接，熔敷金属的力学性能为Re1：525MPa，Rm：615MPa，A：29％，Z：73％，-40℃AKV冲击功：166J；
焊接工艺参数为：焊接电流700A，焊接电压36V，焊接速度30cm/min，焊接线能量50kJ/cm；焊剂烘烤制度为350℃×1h；埋弧焊对接采用多层多道连续施焊，直至焊缝填满为止；层间温度控制在100～130℃；
采用上述焊接方法焊接的容器钢，经对接接头力学性能检测，接头抗拉强度Rm：655MPa，焊缝冲击功-40℃AKV：149J，熔合线-40℃AKV：156J，热影响区(2mm)-40℃AKV：93J，热影响区(5mm)-40℃AKV：103J，热影响区(20mm)-40℃AKV：186J。
实施例2：
基材：抗拉强度670MPa调质容器钢，厚板组合50mm+50mm。试板尺寸为600mm×400mm×50mm，埋弧焊坡口采用双面V型非称坡口，坡口角度为60°，钝边4mm。
焊接材料匹配：
焊丝：其化学组分及重量百分比为：C 0.09、Si 0.09、Mn 1.83、Ni 0.31、Ti 0.13、Mo0.30、P≤0.011、S 0.007，其余为铁及不可避免的杂质。
焊丝直径为Φ4.0mm，并与烧结焊剂SJ105Q匹配进行焊接，熔敷金属的力学性能为Re1：525MPa，Rm：615MPa，A：29％，Z：73％，-40℃AKV冲击功：166J。
焊接工艺参数为：焊接电流700A，焊接电压36V，焊接速度30cm/min，焊接线能量50kJ/cm；焊剂烘烤制度为350℃×1h；埋弧焊对接采用多层多道连续施焊，直至焊缝填满为止；层间温度控制在130～150℃；
采用上述焊接方法焊接的容器钢，经对接接头力学性能检测。接头抗拉强度Rm：660MPa，焊缝冲击功-40℃AKV：126J，熔合线-40℃AKV：201J，热影响区(2mm)-40℃AKV：136J，热影响区(5mm)-40℃AKV124J，热影响区(20mm)-40℃AKV：144J。

Claims (2)

1.一种高强度压力容器用钢的埋弧焊接方法，其步骤：
(1)采用抗拉强度610～670MPa压力容器用钢、厚度为44mm～55mm；匹配的焊接材料：焊丝抗拉强度610～670MPa，焊丝直径Φ4.0mm，焊剂为SJ105Q；
(2)埋弧焊坡口采用双面V型非对称坡口，坡口角度为60°，钝边为4mm；
(3)在焊接电流700A、焊接电压36V、焊接速度30cm/min、焊接线能量50kJ/cm条件下，连续对钢板厚度为44mm～55mm相同板厚组合对接接头施焊，直至焊缝填满为止；焊剂烘烤制度为350℃×1h；层间温度控制在100～150℃。
2、如权利要求1所述的一种高强度压力容器用钢的埋弧焊接方法，其特征在于：所采用焊丝的化学组分及重量百分比为：C：0.05～0.10、Si：≤0.010、Mn：1.60～2.0、Ni：0.30～0.50、Ti：0.08～0.15、Mo：0.20～0.50、P≤0.015、S≤0.010，其余为铁及不可避免的杂质。
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