WB36鋼焊接工藝評定

1、河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文1緒論隨著機(jī)組運(yùn)行參數(shù)和單機(jī)容量的增加,加快了更高強(qiáng)度鋼的開發(fā)。經(jīng)過多年研究和試驗(yàn),WB36鋼被廣泛應(yīng)用于常規(guī)和核電站的高壓和熱水的設(shè)備上。WB36鋼是一種Ni-Cu-Mo型低合金鋼,在DIN中稱為15NiCuMoNb5,由德國Thyssen鋼廠研制生產(chǎn)(后來其他國家和地區(qū)也生產(chǎn)此種鋼材),已作為耐熱鋼列入相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),該種鋼具有較高的強(qiáng)度和良好的焊接性能。在ASME中為1. 15Ni-0. 65Cu-Mo-Nb,主要用于壁溫500的大口徑(76660)mm鍋爐用厚壁鋼管、集箱、鍋筒、管道等。WB36鋼在火電工程中主要用于工作溫度在280360的給水管道系統(tǒng),其與碳素

2、結(jié)構(gòu)鋼相比,可以減少壁厚15%35%。WB36相對于SA106C,16Mo3等鋼,加入了Nb使晶粒得到細(xì)化,獲得了強(qiáng)化效果,加入了Cu使其又獲得了沉淀強(qiáng)化。1.1國內(nèi)WB36鋼的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢目前,國內(nèi)亞臨界和超臨界機(jī)組已經(jīng)逐漸成為火力發(fā)電廠新安裝的主流機(jī)組,機(jī)組的優(yōu)化和參數(shù)的提高,必然促使越來越多的新材料出現(xiàn)和應(yīng)用。WB36作為一種較新型的高溫高壓管道及聯(lián)箱用鋼,在焊接性能較好的前提下,具有較高的高溫強(qiáng)度和沖擊韌性,綜合機(jī)械性能優(yōu)良,用來代替鍋爐常規(guī)的碳鋼給水管道,既大大地減輕了管系的質(zhì)量,減輕了加工、安裝和維護(hù)的工作強(qiáng)度,節(jié)約了配套設(shè)施和材料,又提高了運(yùn)行設(shè)備的可靠和穩(wěn)定性。近幾年來,

3、在國內(nèi)新建和擴(kuò)建的300MW以上大容量機(jī)組中,已成為400以下給水系統(tǒng)管道用鋼的首選材料。廣泛應(yīng)用于我國大中型電站建設(shè)中。WB36(15NiCuMoNb5)鋼為Ni Cu Mo低合金鋼,具有較高的強(qiáng)度和良好的焊接性能。目前已成為國內(nèi)外高參數(shù)火電機(jī)組主給水管的首選材料。但是,該材料要求焊后立即熱處理。這種熱處理工藝對現(xiàn)場施工要求嚴(yán)格,工作效率低,特別不利于大批量工廠化施工作業(yè)。為解決WB36鋼焊接質(zhì)量問題,公司焊培中心通過對WB36鋼的冷裂紋敏感性和焊后熱處理試驗(yàn)及理論分析,總結(jié)出其焊接性的一般規(guī)律,并進(jìn)行焊接工藝的優(yōu)化和評定,指導(dǎo)焊接作業(yè)。在衡水電廠二期、邢臺電廠等機(jī)組施工中,取得了良好的應(yīng)用

4、效果。為進(jìn)一步提高WB36鋼批量焊接施工的勞動效率,有針對性地對此鋼種的延時(shí)熱處理問題進(jìn)行了研究。1.2國外WB36鋼的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢WB36鋼是含Nb微合金化的貝氏體Ni-Cu-Mo鋼，是德國蒂森鋼廠、曼內(nèi)斯曼鋼廠和日本住友金屬株式會社生產(chǎn)的Ni-Cu-Mo型低合金鋼，已作為合金鋼被列入VdTUV法規(guī)。15NiCuMoNb5，在EN 10216-2標(biāo)準(zhǔn)中牌號為15NiCuMo-Nb5*6-4，該鋼的特點(diǎn)是具有較高的強(qiáng)度，且具有良好的的焊接性能，室溫抗拉強(qiáng)度可達(dá)610Mp以上，屈服強(qiáng)度大于等于440MPa，主要用于臂溫500鍋爐厚汽包、集箱、分離器管道、四大管道中的高壓給水、再熱冷鍛的輸放

5、水系統(tǒng)。WB36鋼完全可以替代國產(chǎn)20G鋼管及SA106B級別的ASME法規(guī)鋼管，從而可以大大減少管子壁厚和金屬重量。在德國DIN標(biāo)準(zhǔn)中稱為15NiCuMoNb5,在歐洲EN標(biāo)準(zhǔn)中牌號為15NiCuMoNb5-6-4,在美國ASME標(biāo)準(zhǔn)中稱為1.15Ni-0.65Cu-Mo-Nb,廣泛應(yīng)用于壁溫不大于500的鍋爐用厚壁鋼管、集箱、鍋筒、管道等。一般直徑為200mm660mm,壁厚在20mm90mm之間。1.3本章小結(jié)基于WB36鋼在國內(nèi)外的廣泛應(yīng)用，又因?yàn)閃B36鋼完全可以替代國產(chǎn)20G鋼管及SA106B級別的ASME法規(guī)鋼管，從而可以大大減少管子壁厚和金屬重量，從而產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益和質(zhì)量保

6、證。因?yàn)閃B36是在C-Mn鋼基礎(chǔ)上添加Ni、Cu、Mo及Nb微合金化的鋼，該鋼的特點(diǎn)是具有較高的強(qiáng)度，且具有良好的的焊接性能，室溫抗拉強(qiáng)度可達(dá)610Mp以上，屈服強(qiáng)度大于等于440MPa，主要用于臂溫500鍋爐厚汽包、集箱、分離器管道、四大管道中的高壓給水、再熱冷鍛的輸放水系統(tǒng)。為了準(zhǔn)確掌握該材料的焊接性能與工藝性能,我們在對該材料成分和焊接性能綜合分析的基礎(chǔ)上,制訂了焊接工藝評定方案,進(jìn)行了焊接工藝評定。2 WB36鋼的焊接性能分析2.1 WB36鋼化學(xué)成分分析 WB36鋼的化學(xué)成分如表1.WB36為低合金的高強(qiáng)度鋼,屬于A類三級多元合金鋼,其經(jīng)空冷淬火和正火后的原始組織為貝氏體或貝氏體加

7、鐵素體。主要通過添加一定量的Cu來提高材料的高溫強(qiáng)度,特別是貝氏體回火后的強(qiáng)度;添加一定量的Ni抵消由于Cu的存在帶來的高溫紅脆性的趨勢;同時(shí)一定量彌散分布的Nb可進(jìn)一步細(xì)化晶粒,提高材料的綜合性能。由于材料本身所含Mn元素相對遠(yuǎn)大于S,在有效控制線能量后,基本不產(chǎn)生熱裂紋。WB36作為一種研制較早的高溫用鋼,其成分和冶煉手段雖然經(jīng)歷很多變革和提高,但它的強(qiáng)化機(jī)理仍是以保持一定量的C和合金元素作為基礎(chǔ)的,其S,P等雜質(zhì)含量仍為較高水平,見表1。這與近來較流行的電站P91鋼和管線用的X70X100等潔凈鋼種的細(xì)晶強(qiáng)化有本質(zhì)的區(qū)別。材料含碳量最高可達(dá)0·17%,碳當(dāng)量達(dá)到0·5

8、2%,有一定的冷裂紋趨勢。相比于上述TMCP鋼種,WB36雖然焊接性能略差,但熔合后焊接接頭的性能更容易與原始母材組織接近,更易于選擇合理的焊接工藝。2.2 WB36鋼力學(xué)性能分析 WB36鋼常溫下的力學(xué)性能見表2,在不同溫度下的抗拉強(qiáng)度見表3. 從表中可以看出,WB36中含有N,i Cu,Nb等合金元素;設(shè)計(jì)時(shí),WB36鋼成分已被最優(yōu)化,使材料具有比較高的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度;Nb細(xì)化晶粒, Cu通過其析出物達(dá)到沉淀強(qiáng)化,并提高鋼的抗腐蝕性,但Cu使材料具有紅脆性,在鋼中易在晶界富集,引起網(wǎng)狀裂紋缺陷,在鋼中加入N,i可以使晶界產(chǎn)生高熔點(diǎn)的Cu-Ni化合物, 從而消除Cu的不良影響,通常Cu/

9、Ni比率控制為1/2,在選擇焊材時(shí),這點(diǎn)應(yīng)該特別注意。WB36的室溫強(qiáng)度與20鋼(其室溫b39MPa,s226MPa)相比,屈服強(qiáng)度提高40%以上用于鍋爐給水管道,可使管道壁厚減薄,有利于加工、制造、安裝及運(yùn)行。 2.3 WB36鋼Ac1,Ac3溫度WB36鋼的Ac1和Ac3溫度分別為725和870,化學(xué)成分對其影響很小。2.4 WB36鋼冷裂紋敏感性2.4.1 碳當(dāng)量估算法國際焊接學(xué)會(IIW)推薦的碳當(dāng)量公式為: Ceq=(C+Mn6+Cu+Ni15+Cr+Mo+V5)(1)冷裂紋敏感指數(shù)為:Pcm=(C+Si30+Mn+Cu+Cr20+Mo15+Ni60+V10+5B)(2)由式(1)和

10、式(2)計(jì)算得到其Ceq=0.34%0.73%,Pcm=0.21%0.36%。一般認(rèn)為,當(dāng)Ceq0.45%或Pcm0.27%時(shí),材料具有一定的冷裂傾向,焊接時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)?shù)念A(yù)熱措施。由此看來, WB36施焊前應(yīng)考慮預(yù)熱。文獻(xiàn)1中的試驗(yàn)結(jié)果也證明了這一點(diǎn)。2.4.2 冷裂紋敏感性試驗(yàn)文獻(xiàn)1中針對WB36鋼所做的斜Y坡口焊接裂紋試驗(yàn)結(jié)果為預(yù)熱溫度為150時(shí)開始不產(chǎn)生冷裂紋。插銷試驗(yàn)結(jié)果表明, WB36鋼焊接熱影響區(qū)粗晶區(qū)冷裂敏感性較大,預(yù)熱150時(shí),臨界拘束應(yīng)力cr80%s,斷口仍有少量解理,臨界拘束應(yīng)力為352.8N/mm2預(yù)熱200時(shí),cr>s,斷口全部呈現(xiàn)韌窩,臨界拘束應(yīng)力為490N/m

11、m2。由此可見,為了防止WB36鋼焊接時(shí)產(chǎn)生熱影響區(qū)的根部冷裂紋,需要200左右的預(yù)熱溫度。對于厚壁鍋爐壓力容器的縱環(huán)焊縫及管接頭,焊接工藝應(yīng)采用插銷試驗(yàn)cr>s時(shí)得出的預(yù)熱溫度;對于一般的鍋爐壓力容器縱環(huán)縫,可采用斜Y型坡口焊接裂紋試驗(yàn)試樣裂紋率均為零或者插銷試驗(yàn)cr80%s時(shí)的預(yù)熱溫度;對于壁厚較薄的鍋爐壓力容器縱環(huán)縫,甚至可采用斜Y型坡口焊接裂紋試驗(yàn)試樣表面裂紋率為零、斷面裂紋率為10%時(shí)的預(yù)熱溫度。綜上所述,產(chǎn)品焊接時(shí),焊前工件最低預(yù)熱溫度為200,如果施焊條件良好,拘束度不大,最低預(yù)熱溫度可為150。對于條件更為惡劣、拘束度更大的情況,應(yīng)采用預(yù)熱+后熱的措施。2.5 WB36鋼

12、再熱裂紋敏感性2.5.1 再熱裂紋敏感度及去應(yīng)力熱處理裂紋敏感性指數(shù)再熱裂紋敏感度G及去應(yīng)力熱處理裂紋敏感性指數(shù)Psr的計(jì)算公式為:G=(Cr+3.3Mo+8.1V-1.39) (3)Psr=(Cr+Cu+2Mo+10V+7Nb+5Ti-2) (4)當(dāng)G0時(shí),該鋼具有再熱裂紋敏感性。當(dāng)Psr0時(shí)，該鋼具有再熱裂紋敏感性。2.5.2 再熱裂紋敏感性試驗(yàn) WB36含有Cr,Mo,Nb等強(qiáng)碳化物形成元素,增加了鋼的再熱裂紋敏感性。參考文獻(xiàn)1采用斜Y坡口試驗(yàn)法,研究了WB36鋼的熱裂紋敏感性,認(rèn)為WB36鋼無再熱裂紋傾向。根據(jù)再熱裂紋敏感度G公式3:G=Cr+3. 3Mo+8. 1V-1. 39%。當(dāng)

13、G0時(shí),該鋼具有再熱裂紋敏感性;根據(jù)鋼的消除應(yīng)力熱處理裂紋敏感性指數(shù)Psr計(jì)算公式3:Psr=Cr+Cu+2Mo+10V+7Nb+5Ti-2%。當(dāng)Psr0時(shí),該鋼具有再熱裂紋敏感性。按上述兩個(gè)公式對WB36鋼估算結(jié)果見表4。 根據(jù)以上的試驗(yàn)與估算,工程實(shí)際中將焊接接頭預(yù)熱到200是必要和恰當(dāng)?shù)摹?.6 t8/5及熱處理制度對過熱區(qū)韌性的影響過熱區(qū)是焊接接頭的薄弱區(qū)域,其韌性的優(yōu)劣決定著焊接接頭質(zhì)量的好壞。文獻(xiàn)1、2采用焊接熱模擬的方法研究了t8/5及熱處理制度對接頭韌性的影響。研究結(jié)果認(rèn)為WB36鋼隨著t8/5增加,韌性增加,隨著熱處理溫度的提高,韌性提高。尤其是隨熱處理溫度的提高韌性提高極為

14、明顯,變化較突出。因而盡管WB36鋼熱處理溫度范圍為550630,在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)慎用熱處理規(guī)范下限,以保證焊接接頭的沖擊韌性。2.7 WB36鋼抗裂性試驗(yàn)2.7.1 碳當(dāng)量估算根據(jù)有關(guān)資料介紹，當(dāng)Ceq0.46%時(shí)，說明該鋼具有淬硬傾向，有產(chǎn)生冷裂紋的可能性。國際焊接學(xué)會推薦的碳當(dāng)量公式如下：Ceq=(C+Mn6+Cu+Ni15+Cr+Mo+V5)根據(jù)以上公式，試驗(yàn)用鋼板碳當(dāng)量Ceq=0.74(%)，說明WB鋼碳當(dāng)量較高，在焊接過程中要采取一定的預(yù)熱措施。2.7.2 預(yù)熱溫度的理論計(jì)算按照日本的伊藤.別所提出的防止根部裂紋的臨界預(yù)熱溫度：式中，H焊縫金屬擴(kuò)散氫含量，按4ml/100g計(jì)算t板厚

15、，t20mm。經(jīng)初步計(jì)算，推斷WB36鋼的焊接預(yù)熱溫度應(yīng)在170左右。2.7.3 斜Y型坡口焊接裂紋試驗(yàn)斜Y型坡口焊接裂紋試驗(yàn)的試件形狀尺寸及試件的制備按GB4675.1焊接性試驗(yàn)斜Y型坡口焊接裂紋試驗(yàn)方法中的規(guī)定，見圖1試驗(yàn)條件：試板尺寸：220×75×26mm試驗(yàn)焊條牌號及規(guī)格：J6074.0mm試驗(yàn)焊條烘干溫度及時(shí)間：350/1h焊接規(guī)范：160-170A焊接速度：160mm/min試板坡口裝配時(shí)，利用塞尺保證控制根部間隙在20.05mm(標(biāo)準(zhǔn)間隙為2±0.2mm)。裂紋試驗(yàn)試板焊后放置48小時(shí)后用著色探傷方法觀察其表面裂紋，測量后計(jì)算出表面裂紋率，然后沿焊

16、縫長度方向用鋸床慢速，截取5個(gè)截面，經(jīng)腐蝕后，在放大鏡下觀察其斷面裂紋，測量后計(jì)算出斷面裂紋率。試驗(yàn)結(jié)果：表面裂紋情況見圖2，圖3，圖4和圖5。試驗(yàn)結(jié)果見表5。表5 斜Y型坡口焊接裂紋試驗(yàn)結(jié)果從斜Y型坡口焊接裂紋試驗(yàn)結(jié)果來看，WB36鋼的預(yù)熱溫度為150時(shí)就可以有效地防止焊接裂紋的產(chǎn)生。2.7.4 焊接熱影響區(qū)最高硬度試驗(yàn)焊接熱影響區(qū)最高硬度試驗(yàn)的試件形狀尺寸及試件的制備按GB4675.5的規(guī)定。試驗(yàn)條件：試板尺寸：200×75×20mm（室溫）200×150×20mm（預(yù)熱）試驗(yàn)焊條牌號及規(guī)格：J6074.0mm試驗(yàn)焊條烘干溫度及時(shí)間：350/1h焊接

17、規(guī)范：170A焊接速度：150±10mm/min試驗(yàn)試板焊后放置48小時(shí)后，用帶鋸床慢速按規(guī)定截取硬度試樣，經(jīng)研磨腐蝕后，立即進(jìn)行硬度測試。試驗(yàn)結(jié)果：硬度測試點(diǎn)見圖6。其中0點(diǎn)為熔合線的底部，經(jīng)0點(diǎn)畫一條切線，則切點(diǎn)0及其兩側(cè)各5個(gè)點(diǎn)做為硬度的測試點(diǎn)。試驗(yàn)結(jié)果見表6。硬度值的變化曲線見圖7。表6 最高硬度（HV10）試驗(yàn)結(jié)果通過硬度試驗(yàn)，可以看出，不預(yù)熱焊時(shí)，焊縫熱影響區(qū)的硬度值雖然沒有較大的峰值，但普遍偏高；隨著預(yù)熱溫度的提高，焊縫熱影響區(qū)的硬度值逐漸降低，不預(yù)熱和預(yù)熱焊的焊縫熱影響區(qū)硬度值相差較大，預(yù)熱150時(shí)，焊縫熱影響區(qū)的硬度值已接近母材的硬度水平。2.8 本章小節(jié)綜上所述,

18、WB36鋼是一種焊接性能相對較好的鋼材。焊接中要選擇合適的焊接材料,焊前預(yù)熱至180、焊后進(jìn)行600回火,能有效避免焊接冷裂紋,保證焊接接頭韌性。223 WB36鋼的焊接工藝評定3.1 焊接方法采用電站管道焊接常用的氬弧焊-手工電弧焊的組合焊接方法。填充層焊條焊接采用多層多道工藝。3.2 焊接材料的選擇按照等強(qiáng)匹配的原則,國內(nèi)目前沒有合適的氬弧焊焊絲,最相近的材料也僅有E7015焊條,但其熔敷金屬中合金元素與母材組織差別較大,焊條的強(qiáng)化機(jī)理與WB36材料本身也不相同。為使焊接接頭綜合性能盡可能接近優(yōu)異的管道原始母材,選取了具有相似合金含量的OERLIKON的OE-KO焊絲及TENACITO焊條

19、進(jìn)行了工藝試驗(yàn),其型號分別為ER80S-G,E9018-G.其合金成分見表6,材料規(guī)格為2·4/3·2/4 mm.表6焊接材料的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 3.3 焊接設(shè)備ZX7一400STG型逆變式弧焊電源.3.4 坡口形式雙V，坡口尺寸要求如圖8所示。圖83.5 預(yù)熱和焊接熱處理對焊接材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱可降低焊縫冷卻速度,調(diào)整T8/5的時(shí)間,便于得到硬度較低,組織均勻的下貝氏體組織。對于現(xiàn)場使用的286 mm×20 mm大直徑厚壁管道,按照材料廠家推薦采用100150預(yù)熱進(jìn)行焊絲打底后,焊條焊接時(shí)預(yù)熱溫度為150180.由于較多含量的Ni和Mn元素的存在,使WB36

20、鋼比相似合金含量的其他鋼材的AC1溫度要低,V&M的資料顯示為725,鋼材出廠前一般要經(jīng)過880960的正火及580680的高溫回火1。雖然材料對回火溫度不敏感,但選擇焊后消除應(yīng)力的回火溫度不能高于原始熱處理溫度,更不能高于AC1溫度,選擇(590±10)較合適,根據(jù)實(shí)際壁厚,取保溫時(shí)間為60 min.3.6 焊接參數(shù)WB36的焊接性能與國內(nèi)常用的低合金調(diào)質(zhì)鋼近似,由于多層多道焊的重復(fù)退火作用,其焊后最薄弱的部位實(shí)際上在熱影響區(qū)。熱影響區(qū)有可能產(chǎn)生少量能增大接頭冷裂趨勢的淬硬組織,同時(shí)過熱區(qū)晶粒的長大和M-A島元的產(chǎn)生也是這類鋼焊接參數(shù)制訂時(shí)應(yīng)考慮的重要方面。因而在焊材的化學(xué)

21、成分得到保證后,選擇適當(dāng)?shù)暮附泳€能量與預(yù)熱、層間溫度相配合,合理控制T8/5,減少焊接接頭脆化和軟化等不良組織的寬度,是WB36焊接參數(shù)選擇的主要出發(fā)點(diǎn)經(jīng)與目前電站管道常用的HSLA鋼材的的焊接輸入量進(jìn)行分析比較,并結(jié)合現(xiàn)場此類TENACITO焊條熔化性能的試驗(yàn)情況,選擇表7的焊接參數(shù)進(jìn)行工藝試驗(yàn)。表7 焊接工藝參數(shù)（垂直固定） 3.7 焊接工藝評定試驗(yàn)選擇兩名電力I類焊工,嚴(yán)格按照選定工藝參數(shù)分水平固定和垂直固定兩種位置焊接制作了2個(gè)286 mm×20 mm試樣,經(jīng)熱處理和射線檢驗(yàn)合格后按照標(biāo)準(zhǔn)取樣進(jìn)行了金相、拉伸、彎曲、室溫沖擊等焊接工藝評定試驗(yàn)。3.7.1 斷口檢測斷口檢測見表

22、8表8 斷口檢測(單位:mm)3.7.2 硬度檢測硬度檢測見表9表9 硬度試驗(yàn)（平均值HB）3.7.3 力學(xué)性能試驗(yàn)力學(xué)性能試驗(yàn)見表10，11表10 拉伸試驗(yàn)表11 彎曲試驗(yàn)3.7.4 沖擊韌性試驗(yàn)沖擊韌性試驗(yàn)見表12表123.7.5 金相試驗(yàn)金相組織如圖9圖93.7.6 無損檢測無損檢測見表13表13 射線探傷3.7.7 試驗(yàn)分析1通過焊后斷口以及射線檢測出的缺陷是完全在質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)的，這些可以通過改變焊接操作手法和提高焊工操作技能來降低，采用合適焊接線能量，嚴(yán)格控制層間溫度和焊層厚度可以減少氣孔的產(chǎn)生，此外收弧時(shí)采用電流衰減法填滿弧坑，以避免弧坑裂紋的產(chǎn)生。2從試樣拉伸彎曲以及沖擊試

23、驗(yàn)結(jié)試驗(yàn)結(jié)果可以看出，WB日6鋼焊縫的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均能滿足要求，焊縫的沖擊值比較高，沖擊韌性較好，由此可以看出焊縫的綜合力學(xué)性能良好。3經(jīng)熱處理過的焊縫、熱影響區(qū)、母材的硬度值均不高，滿足試驗(yàn)要求，熱處理后的焊縫組織為回火貝氏體，這種熱處理工藝符合要求。4焊縫微觀組織熱處理前為索氏體十貝氏體+少量鐵素體，經(jīng)熱處理后為回火貝氏體。3.8 焊后熱處理3.8.1熱處理方式采用高溫回火熱處理方式。所謂回火就是將鋼加熱到Ac1(下臨界點(diǎn))以下的某一溫度,保溫以后以適當(dāng)?shù)姆绞嚼鋮s到室溫的一種熱處理方式。回火的主要目的是減少或消除淬火應(yīng)力,保證相應(yīng)的組織轉(zhuǎn)變,提高鋼的韌性和塑性,使硬度、強(qiáng)度、塑性和韌

24、性得到適當(dāng)?shù)呐浜稀?.8.2參數(shù)確定加熱溫度(590±10),保持12 h,升降溫速度依據(jù)DL/T 869-2004火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程要求?；鼗饻囟鹊脑O(shè)定依據(jù)是合金鋼回火穩(wěn)定性高,比碳鋼具有更高的抵抗回火軟化過程的能力,這是因?yàn)楹辖鹪乜墒逛摰母鞣N回火轉(zhuǎn)變溫度范圍向高溫推移,可以減少鋼在回火過程中硬度下降的趨勢。高溫回火時(shí),在相同回火溫度和回火時(shí)間情況下,合金鋼具有較高的強(qiáng)度和硬度。反過來,為得到相同的強(qiáng)度和硬度,合金鋼可以在更高溫度下回火,這又有利于鋼的韌性和塑性的提高?；鼗饡r(shí)間的設(shè)定依據(jù)是鋼淬火、回火后的力學(xué)性能常以硬度來衡量。研究發(fā)現(xiàn),在各個(gè)回火溫度下,硬度變化最劇烈的時(shí)間

25、一般在最初的0.5 h內(nèi),回火時(shí)間超過12 h后,硬度變化很小。熱處理曲線見圖10。圖10 熱處理曲線3.9 焊后延時(shí)熱處理3.9.1焊接工藝為延緩焊后熱處理的時(shí)間,公司焊培中心精心設(shè)計(jì)并實(shí)施了WB36(15NiCuMoNb5)鋼延時(shí)熱處理的工藝評定方案。依據(jù)DL/T 868-2004規(guī)定焊接試件、檢驗(yàn)試樣、測定性能、確認(rèn)試驗(yàn)記錄正確、評定合格。已成功應(yīng)用于焊工考試及現(xiàn)場焊接施工。焊前采用電加熱方式進(jìn)行預(yù)熱,預(yù)熱溫度控制在150200,層間溫度控制在150400,焊接完成后,冷卻至室溫,延時(shí)約1個(gè)星期后用熱處理爐進(jìn)行焊后熱處理,熱處理期間嚴(yán)禁大力撞擊。焊后熱處理采用高溫回火,溫度范圍(590&

26、#177;10),保溫時(shí)間為1.52 h,升降溫速度依據(jù)DL/T819-2002火力發(fā)電廠焊接熱處理技術(shù)規(guī)程。延時(shí)熱處理曲線見圖11。圖11延時(shí)熱處理曲線3.9.2延時(shí)熱處理結(jié)果實(shí)際操作中采用的是30 kW電阻爐(RX3-30-9)整體熱處理,加熱設(shè)定及實(shí)際溫度為600,升降溫速度223/h,恒溫時(shí)間2 h。記錄儀型號為XWGJ 101,硬度計(jì)型號為HL 80,經(jīng)檢測焊縫硬度為231,母材硬度為183,熱影響區(qū)硬度為165,符合硬度要求,熱處理評定結(jié)果為合格。3.9.3試驗(yàn)報(bào)告工藝試驗(yàn)報(bào)告見下表14，15，16，17。表14 無損探傷檢驗(yàn)表15 拉伸試驗(yàn)表16 沖擊試驗(yàn)表17 硬度試驗(yàn)無損探傷檢驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)因進(jìn)行延時(shí)熱處理所發(fā)生的超標(biāo)裂紋缺陷。拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明焊接接頭的抗拉強(qiáng)度性能值不低于母材強(qiáng)度值,符合工藝性能要求。根據(jù)DL/T 868-2004進(jìn)行側(cè)向彎曲試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果未發(fā)現(xiàn)裂紋,表明延時(shí)熱處理對該項(xiàng)性能無影響;對管件試樣的焊縫中心和熱影響區(qū)進(jìn)行沖擊韌性試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果數(shù)值在性能要求范圍內(nèi);硬度檢驗(yàn)所得硬度值在要求范圍內(nèi)。由報(bào)告參數(shù)可知,經(jīng)過焊后延時(shí)熱處理的WB36鋼焊件各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)及無損探傷結(jié)果均符合要求。4 結(jié)論(1)WB36是一種含Ni,Cu ,等Nb合金元素的低合金鋼選