压力容器钢厚焊件的温度分布及裂纹生成特性

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1、维普资讯http://www.cqvip.com大氮肥1999年L琳4ScaleNitrogenousFerfili~rlI『第22卷巷第弟6期朋@‘6—l，m压力容器钢厚焊件的温度分布及裂纹生成特性’’。。／石化猫摘要碳钢板和不锈钢板广瑟地甩于制作压力容器及部件，均采甩多道焊接的方法来连接这些厚钢板。近年来，国外在此领域开展了大量的实验研究，该文重点研讨厚焊件的温度分布和裂纹的生戚与特性关犍词_盟里鏖坌塑型堡任75寒爱古b工+才橐、在大化肥装置、石油化工装最和热电厂等，广裘l实验用钢的化学质量组成％泛使用碳钢和不锈钢制作压力容器、锅炉和压力钢种CcTMnNiPSl管道。在长期的工程建设

2、和生产实践中，人们充低碳钢0．17<0301．46／0015034分认识到钢材焊接的优劣将直接影响装置的长AISI30400"34167／】290．0480㈣期、安全和稳定的运行。近年来，国外科研人员对钢材焊接对母材的热影响和焊缝缺陷的无损评估，开展许多实验研究工作。该文着重介绍对压力容器的厚焊件在温度分布和裂纹的生成和特性领域的研究方法与成果，供从事压力容器、压力管道设计、施工、维修和检测的同行参考。1压力容器钢多道焊接的温度分布1．1研究温度分布的目的在石油化工行业根据应用条件，选择不同厚度的板材用于制作部件。其中低碳钢和AISI304{f型不锈钢板广泛地应用为制作压力容器和部件。大

3、多数情况下，板材的焊接采用多道焊接的方法。在多道焊接中引起的温度分布将影响材料的徽结构、硬度、机械性能和材料冷却至室温后存在于材料内的残存应力。至今有关板材多道焊接温度分图1焊接用板的尺寸详图布的实验数据很有限，下面将介绍6，8和12rrn手工金属电弧焊(mnw)，焊接位置为俯焊，焊波厚钢板多道焊接从实验得到的热分布情况。与焊板的中心线平行。采用热电偶来测量焊接过1．2实验方法程中传递热，热电偶因是在焊板的中间区域，测得实验中选用材料典型的化学组成见表1。两左右试板离焊接中心线不同距离位置的温度。实块板尺寸为150mm×140rim1(厚度分别为6，8和验采用试板的尺寸详图和热电偶固定位

4、置见图12mm)，焊接时采用v型坡口。焊后试板尺寸为1。实验中温度的变化是采用多笔x．Y记录仪记2825mm×150rmu，在正式施焊前先把两块板两录。对于6，8和12ram低碳钢和不锈钢钢板的焊端点焊起来，确保坡口底部象通常工业制造中均缝相应的焊道为2，3和6道，焊波形式见图2。匀的25Ⅲ间距。用卡尺实测低碳钢板的厚度紧固在工作台上的两个碳钢槽组成一个工作为65，8．4和12．5mm，不锈钢板相应的厚度为牧稿日期：】999—07—29。66，81和127nan。试验中采用的焊接工艺为维普资讯http://www.cqvip.com第6期华克强．压力容器钢厚焊件的温度分布及裂纹生成特性3

5、67平台，把焊接板置在平台上，并与平台夹紧，这样表2低磷钢板囊AINI304型不锯钢板焊接参数做焊接板大部分区域的上下表面是置于环境温度之中。多道焊缝，由有经验的焊工匀速完成。根焊道(第一道)焊缝采用2．5一直径的熔剂涂层的电焊条，接下来的焊道均采用4rmn电焊条。碳钢板采用AWSE6013，不锈钢板采用AWS308型。焊接之前，AWS308电焊条要置于烘箱内烘45血n以除去湿气。焊道起始于4点，结束于8点(见图1)。每焊道之间的间隔时间为2rain，用以清除形成的焊渣，在清除焊渣时不要损坏热电偶的接头。在焊接电路装有电压计和电流计用以测量焊接时的电压和电流，对每道焊接记录好焊接持续时问

6、。根据焊道长度，可算出焊接速度。亡二U．~-i图26，8和12ram钢板的焊道焊道的电压(V)，电流(，)和焊接速度()见表2。电弧效率取0．75，焊缝每毫米热输入0=／口，计算值列于表2。1．3实验结果讨论ol∞300400Ⅻ6曲焊接中6，8和12mm厚碳钢左侧板与右侧板时婀，

7、的温度分布见图3，4，5。同样地304型不锈钢的图36n低碳钢板焊接左侧板的温度分布温度分布见图6，7，8。下一焊道开始前，焊板总体温度变化不大。实验从得到结果可观察到以下几点：采用的2rain间隔时间是实际焊接时焊道间隔时1)正如预料，在每道焊道施焊中，检测点的问的代表值。温度上升，达到一最高值，然后下降。最

8、接近焊板3)多道焊接时，各焊道在焊板的v型坡口中心线的检测点，达到最高的温度。内，平行于焊板的中心线，沿着不同的焊接路线排2)在实验中，每两道连续焊道间隔2min。可布。在有些隋况下，焊道可能葬近左侧试板或右以从实验结果看出(以图3为例)，每道焊道的冷侧试板，例如施焊12一厚钢板第3道时，它就靠却，前阶段冷却速率是陡峭的，但后阶段较平滑。近左侧试板(参见图2)。正因为如此，对此焊道因此，如果两道焊道时间间隔稍稍大于2min．在左侧边