复合板16MnR

复合板16MnR+0Cr18Ni9焊接工艺0引言由于复合板使用的合理性、经济性和工艺的可靠性显著,越来越多被广泛地应用于化工、造纸、制药、食品等行业的设备中，尤其适用于温度升降不频繁的工况，成为这些行业生产设备材料的重要选择。2006年，我单位为某化工集团制造的DN5200出料槽（容积150m3，设计压力1.4MPa，设计温度90℃；介质为中度危害；属二类压力容器），主要受压元件就是选用16MnR+0Cr18Ni9（28+3）复合钢板。通过焊接工艺评定试验、产品施焊检验、以及投入使用效果来看，证明材料选择和焊接工艺是合理的。表116MnR和0Cr18Ni9的主要化学成份（%）CSiMnPSCrNi0Cr18Ni90.080.752.000.0350.028～10.518～2016MnR≤0.20.2～0.551.2～1.6≤0.03≤0.02—≤0.3表216MnR（厚28mm）和0Cr18Ni9（厚3mm）各自的力学性能抗拉断后硬度值冲击屈服强度强度伸长率（AkV）Rp0.2/MPa横向Rm/MPaA/%HBWHRBHV0℃0Cr18Ni9≥205≥515≥40≤≤92≤210—20116MnR≥325490～620≥21———≥31表3复合钢板16MnR+0Cr18Ni9（28+3）的力学性能屈服强度抗拉强度断后伸长结合抗剪强度基材冲击（AkV）Rp0.2/MPaRm/MPa率A/%（B2级）ts/MPa横向，0℃≥313≥492≥21≥210≥31复合钢板的其他质量要求：正火状态交货，100%超声波检测,达到JB/T4730I级合格；复层表面须经酸洗、钝化、抛光处理；复层表面不得有气泡、结疤、裂纹、夹杂、折叠等缺陷。2焊接工艺评定2.1坡口形式采用非对称X坡口，机械加工成形（也可以等离子切割、打磨），见图1。图1坡口及组对形式图2焊接层数及顺序2.2焊接方法依照上述焊接分析，各层焊接方法确定如下：基层：采用CO2气保焊打底，埋弧自动焊填充盖面。过渡层：采用焊条电弧焊。复层：采用埋弧自动焊。2.3焊接材料基层：气保焊丝H08Mn2SiA，Φ1.2；埋弧焊丝H10MnSi，Φ4；焊剂H431。过渡层：焊条材料选用A302，Φ4。复层：埋弧焊丝HCr21Ni10，Φ4；焊剂HJ260。2.4焊接顺序基层—过渡层—复层；各层之间施焊前采用机械打磨清根。表4焊接层次及工艺参数焊焊接填充材料焊接电流（A）电弧焊接电压速度层方法牌号直径极性电流（V）（cm/min）1～2CO2气保焊H08Mn2SiAΦ1.2反接200～25026～3230～353埋弧自动焊H10MnSiΦ4反接500～55033～3655～584埋弧自动焊H10MnSiΦ4反接550～58035～3850～535埋弧自动焊H10MnSiΦ4反接570～60038～4048～506埋弧自动焊H10MnSiΦ4反接500～55033～3655～587焊条电弧焊A302Φ4反接150～18025～289～138埋弧自动焊HCr21Ni10Φ4反接500～55033～3650～552.5试板制备及焊接（1）用检验合格的16MnR+0Cr18Ni9（28+3）复合钢板制备一付300X400的试板，并按图1加工坡口和组对接头。（2）由本单位技能熟练、持相应资格证书的焊工施焊。本试板焊接由两名焊工完成，一名负责CO2气保焊和焊条电弧焊导，一名负责埋弧自动焊。所有准备工作和施焊程序按焊接工艺指书规定进行（略），并由焊接技术人员现场监督、记录。2.6生产过程严禁用碳钢焊材在复层、过渡层上点焊。试板焊缝检验内容包括：成形尺寸、外观质量、X射线探伤、复层焊缝表面着色渗透检测。2.7试样制备共制备试样数量：拉伸2个；侧弯4个；冲击（基层部分）焊缝、热影响区各3个。2.8检验、试验结果（1）外观质量检验：合格。（2）X射线探伤检验：质量达到JB4730.2Ⅰ级，合格。（3）复层表面渗透检测：未发现裂纹、气孔，合格。表5拉伸试验结果试样号屈服强度抗拉强度伸长率断裂位置评定拉伸MPaMPa%试验2006016-133653026母材合格2006016-233052229母材合格表6侧弯试验结果试样号试样厚度弯曲角度弯心直径试验结果评定mmmm侧弯2006016-31018040未开裂合格试验2006016-41018040未开裂合格2006016-51018040未开裂合格2006016-61018040未开裂合格表7基材冲击试验结果试样号试验温度冲击功J评定焊缝区2006016-70℃82合格冲击试验2006016-80℃70合格2006016-90℃60合格热影响区2006016-100℃136合格合格冲击试验2006016-110℃1522006016-120℃150合格2.9综合评定结果按JB4708规定对以上各种检验、试验结果进行评定，结论为合格。该焊接工艺可用于产品制造的A、B接头焊接。由于接管材料、焊接方法和焊材不一样，我们同时进行了管（0Cr18Ni9）板（16MnR+0Cr18Ni9）角焊缝工艺评定试验（具体略），评定结果合格。用于产品接管等C、D类接头焊接。3产品制造（着重介绍焊接）（1）复合板材料入厂检验，包括审核材质证明书、出厂检验和试验报告、表面质量检查、外形尺寸检查、复层局部超声波和表面渗透抽查。确认符合JB4733标准和定货要求后方可使用。（2）编制产品制造工艺，对生产车间、班组进行制造交底，进行生产及工装设备准备。（3）依照上述评定合格的焊接工艺，制定出料槽制造中A、B类和C、D类焊接接头的焊接工艺卡，并由焊接工艺人工进行技术交底。（4）选定持有相应资格的焊工针对产品施焊工艺进行操作。（5）按工艺要求加工各类接头坡口和组对接头。组对接头点焊在基层一侧，用焊条电弧焊、J507、Φ3.2（此工艺已另有评试板检验定支持）。（6）施焊过程严格按技术要求和工艺卡实行，并由工艺员和质检员现场监督、检查，每道焊缝都须经放大镜检查，上道焊接不合格，不进入下道焊接。（7）制备一块产品焊接试板，接在A类接头延长线上，由相同焊工、采用与产品相同工艺施焊。3.1焊接检验（1）所有焊接接头全部经肉眼外观检查，不得有裂纹、未熔合、咬边、气孔、夹渣等缺陷；（2）A、B类接头先进行100%X射线探伤，质量达到JB4730.2Ⅱ级及以上合格；再对复层接头表面进行100%着色渗透检测，无裂纹、气孔为合格。（3）C、D类接头内外表面进行100%着色渗透检测，无裂纹、气孔为合格。（4）产品焊接试板检验：100%X射线探伤；制备拉伸试样1个、侧弯试样2个、基材冲击试样焊缝和热影响区各3个，并按JB4744规定进行试验。（5）水压试验时各接头无渗漏、无异常变形为合格。3.2焊缝返修及复层缺陷修复（1）当焊缝返修位置处于复合板的基层时，应从基层一侧清除缺陷和实施补焊，局部返修采用焊条电弧焊。（2）当焊缝返修位置在过渡层或者是复层，应从复层一侧清除缺陷和实施补焊；采用焊条电弧焊的方法焊接。（3）产品制造加工过程，如封头旋压成形、部件折弯等加工造成复层局部出现拉裂、脱层、深度刮伤等现象，必须清除修复。修复方法是：先通过超声波、着色渗透等探伤方法确定缺陷范围，再用机械方法去掉复层，同时去掉基层表面1～2mm的厚度，然后堆焊过渡层和复层，焊后磨平堆焊表面，并再次通过无损检测确认修复质量。（4）接头缺陷的清除宜采用机械方法。如缺陷位置较深和机械难以操作时，可以采用碳弧气刨清除，同时将刨口打磨平滑、露出光泽。（5）设备全部焊接完成并且检验合格后，对该复层表面进行了酸洗钝化处理。（6）设备制造完毕，采取卧式进行水压试验，试验压力为1.75MPa，结果无渗漏、无异常变形、无异常响声，判明为合格。（7）经过上述制造工艺过程和技术把关，本设备的A、B类接头X射线一次拍片合格率达94%，其中Ⅰ级片占80%。结合其他方面的检验、试验，结果表明出料槽制造质量完全符合GB150—1998《钢制压力容器》《压力容器安全技术监察规程》各项技术指标和安全性能要求，交付用户使用。结语通过上述焊接工艺评定试验和实际产品制造质量效果，证明该焊接工艺所选择的焊接方法、坡口形式、工艺参数、质量控制方法是合理、可靠的，符合实际生产需要；该工艺主要选择自动和半自动焊接方法，对稳定焊接质量和降低劳动强度有着积极的意义。该工艺在我单位随后类似的复合板压力容器产品制造中得到进一步推广使用，这些产品交付后一直在正常使用，无质量问题反馈。愿借此文章与焊接同行交流复合板的焊接技术，并对生产制造起到提供一定的借鉴作用。参考文献：[1]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册（2版（第2卷）[M].北京：机械工业出版社，2001.[2]钢制压力容器[S].GB150—1998.[3]钢制压力容器焊接规程[S].TB/T4709—2000.[4]压力容器用不锈钢爆炸复合钢板[S].JB4733—1996.