进口A333Gr.3低温钢焊接工艺评定及现场焊接

进口A333Gr.3低温钢焊接工艺评定及现场焊接
杨国辉
【摘要】分析了进口低温不锈钢A333Gr.3的焊接性,通过分别采用焊后热处理和
焊后不进行热处理两种方案进行焊接工艺评定试验,制定了合理的低温甲醇洗涤装
置主蒸汽管现场焊接工艺参数及工艺措施.试验结果表明:该钢的焊接性良好,焊后不进行热处理更有利于提高焊接接头的低温韧性.
【期刊名称】《管道技术与设备》
【年(卷),期】2005(000)004
【总页数】2页(P33-34)
【关键词】焊接工艺;A333Gr.3;低温钢
【作者】杨国辉
【作者单位】湖南工学院机械工程系,湖南,衡阳,421011
【正文语种】中文
【中图分类】TG457.6
某气化厂500#低温甲醇洗涤装置工艺管道设计压力为4 MPa，设计温度为-70 ℃，规格从Φ21.3 mm×3 mm～Φ355.6 mm×6.35 mm，管道母材选用美国ASTM
标准生产的A333Gr．3低温钢管，其化学成分和力学性能分别见表1、表2；焊
材选用荷兰生产的氩弧焊焊丝ER80S-Ni和焊条E7016-C2L，焊丝和焊条的熔敷
金属化学成分和力学性能分别见表3、表4。

A333Gr．3是以铁素体为基体的低温钢。

对其主要的性能要求是保证在使用温度
下具有足够的韧性及抵抗脆性破坏的能力。

铁素体的晶粒度越小，其脆性转变温度Tr就越低，其断裂韧性越好。

由于该钢含碳量低，其淬硬倾向和冷裂倾向不大，具有良好的焊接性[1]。

焊接的关键是保证焊缝和粗晶区的低温韧性。

因此，现场焊接可采取下列工艺措施：
(1)要采用小线能量，快速多道焊、多层焊，控制热输入量及层间温度；
(2)尽量避免焊接缺陷，减少低温时钢材对缺陷和应力集中的敏感性；
(3)进行焊后热处理，以降低焊缝及热影响区的残余应力，细化晶粒，改善韧性。

但焊后热处理无法改变接头组织的基本形态并伴有硬化物的析出，因而对低温韧性的改善是有限制的[2]。

为了制定适于现场施焊的最合理的工艺，分别按2种方案进行焊接工艺评定。

(1)方案A：手工钨极氩弧焊打底、填充，手工电弧焊盖面，焊后不进行热处理。

方案B：手工钨极氩弧焊打底，手工电弧焊填充、盖面，焊后热处理，加热温度为600 ℃，保温20 min，升降温速度为160 ℃/h．
(2)选择Φ219.1 mm×6.35 mm管，水平固定位置(5G)，按JB4708—92《钢制压力容器焊接工艺评定》进行工艺试验。

(3)焊前预热120～130 ℃，控制焊接线能量不超过20 kJ/cm；层间温度不超过120 ℃．
(4)焊接接头型式见图1。

(5)焊接工艺评定参数见表5。

(6)试件焊接完成后，按JB4730—94《压力容器无损检测》进行X射线探伤，Ⅱ级合格。

拉伸、弯曲、冲击试验及硬度检验结果见表6。

根据评定结果可知：拟定的两种工艺满足设计要求，但焊后不进行热处理的焊接工艺，其焊接接头的低温性能较为优良，而且焊件在-70 ℃时的低温韧性的储备仍较大。

依据方案的评定结果制定施焊工艺并严格执行。

(1)严格控制组对质量，禁止强力组对，错边量不超过壁厚的10%，且≤2 mm．
(2)坡口表面不得有裂纹、夹层等缺陷，坡口两侧20 mm范围内不得有油、污、锈等脏物。

(3)焊条烘干温度为350 ℃，烘干2 h，恒温120 ℃．
(4)焊前预热温度为80～150 ℃，施焊电流不得超过评定工艺的10%，焊接线能量不得超过20 kJ/cm．
(5)TIG焊时，氩气纯度≥99.9%，氩气流量为6～12 L/min．
(6)焊缝咬边深度<0.5 mm，长度小于焊缝全长的10%，且<100 mm；焊后余高≤1+0.1b(b为焊缝宽)，且<3 mm．
(7)焊件表面不得有电弧擦伤，不得打焊工钢印，只能用记号笔标明焊工号和焊口号。

按JB4730—94进行100%X射线探伤，共照3 000余张片子，一次合格率为98%。

(1)A333Gr．3钢的焊接性良好，关键是采取合理的焊接工艺，确保焊接接头的低温韧性。

(2)按评定合格的工艺，焊后不进行热处理是可行的，该工程投产2年多来未发现任何异常。

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【相关文献】
[1] 中国机械工程学会焊接学会．焊接手册2材料的焊接．北京：机械工业出版社．1992：203-226．
[2] 《机械工程标准手册》编委会．机械工程标准手册焊接与切割卷．北京：中国计量出版社．2001：257-274．
[3] 刘云龙．焊工技师手册．北京：机械工业出版社，2002：126-136．
[4] 徐道荣．3.5%钢焊接接头的低温韧性的研究(三)．压力容器，1997(5)．
[5] 周振丰．金属熔焊原理及工艺．北京：机械工业出版社，1982．。