欢迎来到公司网站!

SA387Gr11Cl2/P11/A387Gr11Cl2

当前位置:主页 > 钢材标准 > ASME-2018/ASTM-2018 > SA387Gr11Cl2/P11/A387Gr11Cl2 >

SA387Gr11 CL2 钢 的 焊 接

时间:2019-03-03|栏目:SA387Gr11Cl2/P11/A387Gr11Cl2|点击:

 
SA387Gr11 CL2 钢 的 焊 接
 
摘要: 2009 年, 本公司为某集团合成氨装置生产的水煤气加热器, 由于容器在运行过程中不断经受冷热疲劳, 产生轴向和纵向温差,
引起局部的塑性变形, 长期使用易造成筒体鼓胀。 而 SA387Gr11 CL2 钢在小于 600 ℃温度下有较好的热强度及抗氧化抗氢、 硫腐蚀性
能。 此容器筒体采用的材质为 SA387Gr11 CL2, 是适用于高温压力容器用的铬-钼钢。 冷裂纹和再热裂纹是 SA387Gr11 CL2 钢焊接时经
常出现的问题。 在焊接水煤气加热器的过程中, 对 SA387Gr11 CL2 钢板进行焊接工艺研究, 制定出合理的焊接工艺, 通过合理选用焊
接材料, 确定焊前预热温度, 严格控制焊接工艺参数、 焊后消氢和焊后消应力热处理等控制措施, 有效地防止了焊接冷裂纹和再热裂
纹的产生, 并使焊接接头性能满足了设计的要求。
关键词: SA387Gr11 CL2 钢; 焊接工艺; 冷裂纹; 再热裂纹; 控制措施
中图分类号: TG457.11 文献标志码: B
1 SA387Gr11 CL2 钢的性能
水煤气加热器用 SA387Gr CL2 钢板供货状态为正火+回火, 该钢系低合金耐热钢, 焊接时的主要问题是产
生 冷 裂 纹、 再 热 裂 纹。 低合金耐热钢焊接接头产生裂纹主要取决于钢种碳化物形成元素的特征及含量。
SA387Gr11 CL2 钢的化学成分见表 1。
从 SA387Gr11 CL2 钢板的化学成分不难看出, 该钢材容易产生裂纹。 根据 SA387Gr11 CL2 钢板的化学成
分, 制定焊前预热、 焊后消氢及热处理等措施, 防止焊接裂纹产生。 焊接 SA387Gr11 CL2 钢板时, 焊缝形状
系数和热输入一定要适中。 焊缝形状系数过小, 易产生焊接热裂纹; 热输入过大, 易影响焊接接头性能, 而热
输入过小, 又容易产生焊接缺陷。 当热输入过大时, 二次结晶组织容易产生粗大的过热组织, 影响焊接接头的
冲击韧性, 容易产生热裂纹。
为了改善焊缝金属的塑性、 韧性、 减小性能的不均匀程度, 提高焊缝金属的抗裂性能, 在满足工艺和操作
要求的条件下, 尽可能选择合适的热输入和合理的焊缝形状。 根据水煤气加热器实际厚度并按焊接工艺评定标
准要求, 选用厚度 60 mm 的 SA387Gr11 CL2 钢板进行焊接试验, 试板的规格 500 mm×200 mm×60 mm , 3 块,
焊条电弧焊的试板坡口形式如图 1 所示, 埋弧焊的试板坡口形式如图 2 所示。
表 1 SA387Gr11 CL2 钢的化学成分 (质量分数) (%)
成分
分析方法 C (max) Si (max) Mn P (max) S (max) Cr Mo Ni (max) Cu (max) Sb (max) Sn (max) As (max) * (max)
熔炼分析 0.17 0.25 0.25~0.66 0.010 0.010 1.00~1.50 0.45~0.65 0.20 0.20 0.003 0.015 0.016 2×10-6
产品分析 0.17 0.20 0.30~0.60 0.012 0.012 0.94~1.56 0.40~0.70 0.25 0.20 0.003 0.015 0.016 2×10-6
 
在对水煤气加热器设备进行正式施焊之前, 必须按照 JB 4708—2000 《钢制压力容器焊接工艺评定》 标准
进行焊接工艺评定。
2 焊接工艺参数的确定
2.1 焊接方法及焊接材料的选择
焊接材料的选用应主要从以下几个方面考虑: ①保证焊缝金属常温和高温性能符合设计要求; ②必须保证
焊缝中的 Cr, Mo 含量满足焊接接头高温抗氢腐蚀的要求; ③尽量降低焊缝中 C, S, P 的含量, 以改善焊接
性能; ④控制焊接材料的 Si 含量, 并限制 As, Sn 和 Sb 等微量元素的含量, 以减少焊缝回火脆性。 根据以上
分析, 该工程采用焊条电弧焊方法, 焊接材料选用 R307G 焊条。
2.2 焊接工艺参数
焊接热输入、 焊前预热温度和道间温度等焊接热工艺参数直接影响焊接接头的冷却条件, 进而影响焊接接
头的组织性能。 焊接热工艺参数越大, 焊接接头冷却速度越低, 接头各区的晶粒越粗大, 强度和韧性则越低,
而采用小的焊接热工艺参数, 则能提高焊接接头的冷却速度, 有利于细化接头各区的晶粒, 改善显微组织, 从
而提高冲击韧度。 因此应采用小的焊接热工艺参数, 缩小焊接接头过热区的宽度。 限制晶粒的长大。 对于
SA387Gr11 CL2 钢, 增加预热温度和保持道间温度是防止冷裂纹的必要措施, 调整焊接热参数主要是控制焊接
热输入。 水煤气加热器施焊过程中严格控制焊接热输入在 14~30 kJ/cm 范围内, 并采用多层多道焊接。 具体焊
接工艺参数见表 2。
由于该种材料的焊接工艺及焊接方法目前还没有公开的资料可供借鉴, 因此, 针对该种材料的化学成分及
力学性能, 按常规的焊接试验思路制定了主要控制点, 即预热温度、 道间温度、 后热温度、 焊后热处理温度及
焊接热输入 5 个焊接工艺参数。 参考已成熟的铬钼钢的焊接工艺, 选择预热温度为 160~200 ℃, 道间温度为
200 ℃, 后热温度为 350~400 ℃, 焊后热处理温度按水煤气加热器设计文件要求为: (690±14) ℃×8 h, 并缓
慢冷却。
对焊接试样进行冲击试验, 冲击试验结果为: 100%RT 探伤按 JB 4730—1994 标准Ⅱ级合格; 主要力学性
能试验结果: 抗拉强度、 屈服强度、 伸长率、 断面收缩率均合格, 焊接试件母材区、 热影响区的常温及 0 ℃时
的冲击吸收功均合格, 但焊缝区 3 个试样 0 ℃时的冲击吸收功及 2 个试样的常温冲击吸收功不合格, 见表 3。
表 2 焊接工艺参数
 焊层及焊道                                                          焊条直径/mm                  焊接电流/A                            电弧电压/V                     焊接速度/(m·h-1
 外 1                                                                           3.2                               110~130                               20~22                                   4~6
 外 2~其余焊层 (道)                                            4                                   130~160                               22~24                                   6~9
内 1                                                                           3.2                                110~130                               20~22                                   4~6
表 3 焊接试样冲击吸收功试验结果
         项目                                                  常温夏比 (V 形缺口)                                冲击吸收功/J 0 ℃时的夏比(V 形缺口) 冲击吸收功/J
                焊缝区
                母材区                                       ≥80 (3 个试样平均值)                                ≥60 (3 个试样平均值)
理论值    热影响区                                   ≥60 (其中 1 个试样的最低值)                   ≥45 (其中 1 个试样的最低值)
 
                 焊缝区                                     54           96            48                                              28           35, 132               31, 96
                母材区                                     148         154          129                                            89                                              
实际值    热影响区                                 198         184          173                                            154            125                         141
该试验结果说明, 用常规的焊接方法焊接 SA387Gr11 CL2 钢板, 冲击韧性不能满足设计要求。 出现这种
情况的原因是 SA387Gr11 CL2 钢焊缝区在回火时, 可能存在回火脆性倾向, 因而随着温度的升高, 会使冲击
韧性下降, 甚至开裂。
基于上述考虑, 为了避开 SA387Gr11 CL2 钢 400~700 ℃的回火脆化敏感区, 同时满足设计要求, 选择焊后
热处理温度 690 ℃, 恒温 8 h 后缓慢冷却; 控制预热和道间温度不超过 300 ℃, 即控制在 200~300 ℃之间; 通
过控制焊接工艺参数 (焊接电流、 电弧电压及焊接速度) 来控制焊接热输入, 同时采用多层多道焊、 窄道焊及
小幅摆动焊条(摆动幅度为 0~8 mm) 进行焊接。 接头性能测试表明达到了预期的效果, 冲击试验结果全部合
格, 满足设计要求。
3 焊前准备
由于 SA387Gr11 CL2 钢系低合金耐热钢, 此类钢常出现的焊接缺陷主要为冷裂纹, 扩散氢含量的多少是
产生冷裂纹的主要因素之一, 而扩散氢的含量取决与焊缝中氢的含量。 因此, 在焊接前对焊道表面、 坡口面及
其两侧各 20 mm 范围内的油、 锈、 水分及其他污物一定要清除干净, 焊条严格按焊材烘干工艺进行烘干, 然
后放在保温筒中, 随用随取。
4 焊前预热、 道间温度的控制及后热消氢处理和焊后整体热处理
SA387Gr11 CL2 钢的焊前预热、 焊后消氢及热处理是防止焊接裂纹的重要工艺措施, 通过前述的大量焊接
试验, 确定 SA387Gr11 CL2 的预热温度≥200 ℃; 但另一方面, 如果预热温度过高, 会导致焊缝金属组织的晶
粒粗大。 因此, 在焊接过程中, 应将道间温度控制在 200~300 ℃之间, 焊接后立即对焊缝进行 (350~400) ℃×
2 h 的消氢处理。
在制定 SA387Gr11 CL2 钢焊接接头的焊后热处理工艺时, 要考虑冶金和工艺特点, 焊后热处理应保证焊
接接头组织的改善, 不应使母材及焊接接头各项力学性能降低到设计所要求的最低限度, 提高焊缝金属的韧
性、 降低硬度、 消除焊接应力, 防止设备在现场使用中产生表面裂纹。 故 SA387Gr11 CL2 钢焊接完毕后, 对
SA387Gr11 CL2 钢焊缝进行焊后热处理, 焊后热处理的目的不仅是消除焊接残余应力, 更重要的是改善焊缝金
属组织, 提高接头的综合力学性能, 包括降低焊缝及热影响区的硬度、 提高焊接接头的高温蠕变极限和组织稳
定性。
经过分析及试验, SA387Gr11 CL2 钢焊接的焊后热处理工艺参数确定为 690 ℃×12 h, 处理后的焊接接头力
学性能和硬度测试结果均满足设计要求。
5 结论
(1) SA387Gr11 CL2 钢是低合金耐热新钢种, 在石油化工装置制造中有着广阔的应用前景。
(2) SA387Gr11 CL2 钢具有一定的淬硬倾向, 在焊接 SA387Gr11 CL2 钢时, 预热至 150 ℃以上, 可防止产
生焊接冷裂纹。
(3) 采用合理的焊后热处理工艺, 可以改善 SA387Gr11 CL2 钢焊接接头组织和性能, 提高力学性能, 降
低硬度。

上一篇:SA387Gr11现货切割,SA387Gr11化学性能,SA387Gr11用途

栏    目:SA387Gr11Cl2/P11/A387Gr11Cl2

下一篇:没有了

本文标题:SA387Gr11 CL2 钢 的 焊 接

本文地址:www.wyxhw.com/wangyezhizuo/ASME_2018_ASTM_2018/SA387Gr11Cl2_P11_/2019/0303/305.html

您可能感兴趣的文章

推荐教程

广告投放 | 联系我们 | 版权申明

版权归舞钢现货公司所有

现货电话:15638672157 座机:0375-8120868 传真:0375-8120866

联系QQ:1358182559 | 邮箱:1358182559qq.com

尊信钢铁重庆初效过滤器苏州网站制作真空预冷机淋雨试验箱 环氧树脂地坪漆牛排加盟品牌耐酸碱磁力泵浦色谱柱 回收二手钢结构上海网站推广