厚板封头拼接焊缝焊接材料的选择

2022-08-03王岩

石油和化工设备 2022年7期

王岩

(大连市化工设计院有限公司大连市 116092）

1 前言

压力容器1#气液分离器由某公司制造，其设计压力为7.1MPa，设计温度为280℃，材质为Q345R堆焊S32168，规格为DN3600X(115+6)，封头厚度为120+6，由于直径较大，封头基层需拼接成形，成形过程采用先拼板，然后热压成形。由于120mm厚封头拼接焊缝成形属某公司首次制造，没有焊接工艺评定，制造1#气液分离器之前需要做封头拼接焊缝的焊接工艺评定。在制作焊接工艺评定的过程中，力学性能结果显示弯曲试验、冲击试验都能满足相关标准要求，但抗拉强度不能满足母材标准规定值的下限值要求。现介绍焊接工艺评定过程，分析结果可能产生的原因，针对抗拉强度不满足要求提出解决方案。

2 焊接工艺评定

（1）焊前准备及焊接工艺参数

图1

评定选用两块材质为Q345R的板材，规格为200X600X120。坡口形式及组对间隙如图一所示，焊接方法采用埋弧自动焊，焊接时从U型坡口侧开始施焊，用碳弧气刨从背面清根后焊接V型坡口侧。焊接材料选择焊丝H10Mn2焊剂SJ101；预热温度≥100℃，用火焰对焊接坡口在两侧进行加热，层间温度控制在100℃～200℃之间；焊接时基本参数如表一所示：

表1

(2) 焊接要点：

1）焊接前彻底清楚坡口，坡口表面应保持平整，不得有裂纹、夹杂等缺陷，焊接部位及两侧各30mm的范围，不得有水、油、锈等杂质存在。对待焊表面进行100%MT检测，按NB/T47013.4-2013标准检测合格后方可施焊。

2）焊剂在使用前要按使用说明书进行烘干。

3）焊接过程中，引弧应在坡口内进行，不得在焊接部位意外随意引弧。要特别注意起弧和收弧处的焊接质量，多层多道焊时，每道焊接的起弧，收弧处应尽量错开，除面层及打底层外，应逐层锤击。

4）焊接时，采用小的线能量，直焊道，多道压焊的方法，道间认真清理熔渣，发现缺陷及时清除后，再继续施焊。

（3）焊后焊接工艺评定试板检验

1）按NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》标准对焊接工艺评定试板进行外观检查，表面没有气孔、夹渣、裂纹等缺陷。

2）按照NB/T47013-2013《承压设备无损检测》标准进行100%射线探伤，射线检测，Ⅱ级合格，技术等级为AB级。

3）按照NB/T47015-2011《焊接工艺规程》标准进行热压980℃ 2h+正火 920℃ 2.5h+消除应力热处理620±20℃5h；

4）按照NB/T47014-2011标准要求加工试样，进行拉伸、弯曲和冲击等力学性能试验。力学性能试验报告中抗拉强度不能满足母材标准规定值的下限值要求。焊接接头拉伸试验数据如表2所示：

易非喜欢坐火车，她喜欢这种有人陪伴，又可以想自己的心事的交通工具。这趟火车是风城通往外界的最便捷出口，也是她每次出差的主要交通工具。经常是各色人等拥塞其中。这次主任带他们东征省城，本来是带了专驾来的，可车子临时出了点儿小状况，主任突发奇想要忆苦思甜一下，选了这列火车，却正好合了易非的心意。

表2

3 试验结果分析

拉伸试验抗拉强度不合格，并断裂于焊缝部位，一种情况可能是焊材本身的抗拉强度不够，另一种情况可能是因为焊后热处理的过程对焊缝强度的影响。为避免焊接材料本身抗拉强度不满足要求，对焊接材料按照NB/T47018-2017《承压设备用焊接材料订货技术条件》进行复验，试验结果符合相关标准要求。由于焊接工艺评定中热处理经历了热压+正火+焊后热处理三种热处理状态，焊后热处理温度越高、时间越长、次数越多，材料与焊接接头强度的下降越多，且焊缝强度下降快于母材。为满足封头拼接焊缝的抗拉强度要求，决定将提高焊接材料抗拉强度级别进行焊接试验。