解析sa203gr.d低温钢多道焊焊接性能试验研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第45卷第2期锅炉技术V01．45，NO．22Ol4年3月B0IIERTECHNOLOGYMar．，2014SA203Gr．D低温钢多道焊焊接性能试验研究王璐达，陆浩，王炯祥(1．上海交通大学材料科学与T程学院，上海200030；2．上海锅炉厂有限公司，上海200245)摘要：运用光学显微镜和扫描电镜研究了SA203Gr．D钢焊接接头的组织和二次电子像，通过裂纹扩展性试验(CrackTipOpeningDisplacement)观察焊缝区的断裂力学性能，并采用盲孔法测试得到了不同区域的残余应力分布。试验结果为SA203Gr．D钢的焊接制造提供了重要的参考依

2、据。关键词：低温钢；多道焊；残余应力；CTOD中图分类号：TG142．41文献标识码：B文章编号：16724763(2014)02—005203底单丝埋弧焊盖面。焊前需预热，焊后依次进行0前言100％磁粉检测、100射线和超声波探伤。检测合SA2O3Gr．D系ASME规范3．5Ni低温钢，格后进行后续试验。表2为焊接工艺参数。在低温工况环境下有良好的冲击韧性和机械性表1SA203Gr．D的主要化学成分能，其屈服强度≥255MPa，抗拉强度为450MPa585MPa，延伸率≥23，通常用于一70℃～一101℃的低温环境(调质态可至一107℃)。广泛用于深冷分离加T、空分、液化气贮藏领域设备的制

3、造。近年来，国内煤气化工项目中的C()吸收塔、Hs吸收塔、H。s浓缩塔、甲醇洗涤塔等低温设备大量采用该类材料制造。焊接是SA203Gr．D钢加工工艺中非常重要的一个环节，焊接过程中常常会产生缺陷，影响焊接接头的组织和性能。因此，有必要对低温钢图l焊接接头示意图焊接接头的断裂力学性能进行研究。CTOD断裂韧度是评价焊接接头抗脆断能力的重要依据。表2焊接规范参数通过CTOD试验，不仅可以选择材料韧度，还可以判断焊接接头是否符合验收标准，为结构安全性能的评定提供试验依据口j。此外，焊接接头的残余拉应力为焊接构件发生开裂提供了应力来源，测量和评估残余应力的大小很重要。本文采用肓孔法测试焊接残余应力[

4、。]，应变仪为60通道的DH3816。1．2接头微观组织分析1研究方法在焊缝处取一块试样用于金相观察。依次1．1焊接参数采用240号、400号、800号、1200号砂纸进行打SA203Gr．D钢化学成分见表1。对接焊接头磨，然后采用W0．1的金刚石研磨膏进行抛光。如图1所示。填缝时的焊接方法为手工电弧焊打之后用4的硝酸酒精侵蚀表面。焊缝微观组织收稿日期：201306¨作者简介：王璐达(1985～)，男，主要从事焊接工艺研究工作。学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com54锅炉技术第45卷要表现出拉应力，焊缝靠熔合线处的拉应力值最高，为120MPa左右，接近SA

5、203Gr．D钢屈服强度的一半。随着距离的增加，应力值趋近于0。在焊缝背面，同样也是焊缝中的拉应力值最大，达到了129MPa。图5焊缝CTOD阻力曲线对相同裂纹位置的数据组的△n和进行线性回归，然后用线性回归线与裂纹扩展量0．05mm垂直线交点确定的值．。值进行比较，结果如图6所示。其中钝化线则是按新GB／T距焊缝中心位置／ram2i143—2O07标准规定的一1．87(R／R。()I2)Aa一2．4081Aa而给定的。图7焊缝不同区域的应力值3结语(1)通过焊接试验后发现，按本试验焊接规范得到的SA203Gr．D钢多道焊焊缝的金相组织为铁素体+珠光体组织，符合标准要求。(2)CToD试验表

6、明，按本试验焊接规范得到的SA203Gr．D钢焊缝抗裂纹扩展能力较好。(3)通过焊接残余应力测试表明，焊接残余应力沿焊缝横断面呈类似正态分布。图6焊缝CTOD阻力曲线的线性回归参考文献：根据线性回归结果，SA203Gr．D钢本次焊接[1]霍立兴．焊接结构工程强度[M]．天津：天津大学出版社，1994．工艺下，焊缝的。一0．178mm，大于DNV验[2]霍立兴．焊接结构的断裂行为评定[M]．北京：机械工业出收标准要求规定的0．15mm。版社，2000．2．3焊接残余应力[3]斐怡，包亚峰，唐慕尧．盲孔法测定时计算公式中A，B值的依据图3测量各区域对应点的残余应力。研究EJ]．机械强度，1997

7、，19(1)：1821．图7具体列出了主应力值与距离焊缝中心距离E4]陆才善．残余应力测试小孔释放法[M]．西安：西安交通大学出版社，1991．之间的关系。从图7中可以看出，焊缝上表面主PerformanceStudyofSA203Gr．DLonw-TemperatureSteelMultipassWeldingWANGLu—da。IUHao，WANGJiong—xiang。(1．SchoolofMateri