WB36鋼的焊接工藝試驗(yàn)與工程

1、WB36WB36鋼的焊接工藝試驗(yàn)與工程應(yīng)用鋼的焊接工藝試驗(yàn)與工程應(yīng)用 Welding Procedure Testing and Engineering Application of WB36 Steel 摘摘 要要 在對(duì)WB36鋼的化學(xué)成分和焊接性能特點(diǎn)分析的基礎(chǔ)上，制訂了該鋼的焊接工藝方案，進(jìn)行了焊接工藝評(píng)定，并成功應(yīng)用于了新建電廠2300MW火電機(jī)組安裝工程中。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 WB36鋼 主給水管 焊接性能 焊接工藝Welding Procedure Testing and Engineering Application of WB36 Steel ABSTRACT Based on t

2、he weldablity analysis and experiment of the steel WB36, this paper presents a Welding Procedure Scheme(WPS) and completes a Welding Procedure Qualification (WPQ).The WPS is applied successfully in Puji 2300MW thermal power plants installation engineering.KeywordsWB36steel, weldability, welding proc

3、edure, application 第一部分第一部分 材料特點(diǎn)概述材料特點(diǎn)概述1.標(biāo)準(zhǔn)及牌號(hào)：WB36是在CMn鋼的基礎(chǔ)上加Ni-Cu-Mo-Nb而成的低合金鋼。DIN標(biāo)準(zhǔn)：15NiCuMoNb5。EN標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)：15NiCuMoNi5-6-4。ASME中：1.15Ni-0.65Cu-Mo-Cb。2.化學(xué)成分（%）C：Max0.17 Si:0.25-0.50 Mn:0.80-1.20 P:0.025S： 0.020Cr:Max0.30 Mo:0.25-0.50Ni:1.00-1.30 Cu:0.50-0.80Nb(Cb):0.015-0.045成分特點(diǎn)分析1.設(shè)計(jì)時(shí)，WB36鋼成分已被最優(yōu)化，

4、使材料具有高的屈服強(qiáng)度(440MPa以上)和抗拉強(qiáng)度(600MPa以上)。2.Nb細(xì)化晶粒。Cu通過(guò)其析出物達(dá)到沉淀強(qiáng)化 。3.由于含Cu元素，為了避免熱成型過(guò)程中的脆性，加入了Ni,并控制Cu/Ni比率為1/2左右。 3.機(jī)械性能 標(biāo)準(zhǔn)屈服強(qiáng)度(MPa)抗拉強(qiáng)度(MPa)延伸率（%）硬度(HB)CVN（J）EN102162440 610-780 17(橫向)19(縱向) 25227(橫向)40(縱向)高溫強(qiáng)度溫度() 100 200 300 400屈服強(qiáng)度(MPa)Min422 402 382 343抗拉強(qiáng)度(MPa)Min540 520 520 500最大許用應(yīng)力(按ASME標(biāo)準(zhǔn))溫度（）

5、 許用應(yīng)力（MPa)951771501733151733701664251664001565. Ac1、Ac3溫度與CCT轉(zhuǎn)變圖Ac1、Ac3與成分WB36鋼的Ac1 725 ，Ac3 870?；瘜W(xué)成分對(duì)其影響很小。 4.應(yīng)用：主要用于壁溫500的大口徑(76-660mm)鍋爐用厚壁鋼管、集箱、鍋筒、管道等。 很少在蠕變溫度范圍內(nèi)工作。第二部分第二部分 焊接性分析焊接性分析1.WB36鋼的冷裂敏感性(1)理論分析：根據(jù)IIW碳當(dāng)量公式 WB36鋼Ceq=0.34-0.73。 從理論分析與實(shí)驗(yàn)證明:WB36鋼具有一定的冷裂傾向。焊前預(yù)熱到150200，焊后采用590610熱處理，能較好地避免焊接

6、冷裂紋，保證接頭的性能要求。1556CuNiVMoCrMnCCeq(2)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 文獻(xiàn)：分別采用以下方法研究了WB36鋼的冷裂敏感性：焊接熱影響區(qū)最高硬度試驗(yàn)法斜Y型坡口焊接試驗(yàn)法插銷試驗(yàn)法平板剛性拘束試驗(yàn)法研究結(jié)論：A.WB36鋼具有一定的冷裂敏感性。 B.焊接中為了防止產(chǎn)生冷裂紋，焊前應(yīng)將工件預(yù)熱到200。如施焊條件較好，拘束度不大，最低預(yù)熱溫度可為150。2.再熱裂紋試驗(yàn)(1)理論分析：再熱裂紋敏感度G公式： GCr+3.3Mo+8.1V-1.39(%). 當(dāng)G0時(shí)，該鋼具有再熱裂紋敏感性。消除應(yīng)力熱處理裂紋敏感性指數(shù)Psr公式：Psr=Cr+Cu+2Mo+10V+7Nb+5Ti-2(%

7、).當(dāng)Psr0時(shí)，該鋼具有再熱裂紋敏感性. 根據(jù)計(jì)算，成分上限時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)熱裂紋。G和Psr計(jì)算結(jié)果：上限成分下限成分GPsrGPsr0.740.63-0.69 -1.06(2)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證3文采用斜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(wú)再熱裂紋傾向。 結(jié)論：根據(jù)以上的試驗(yàn)與估算，認(rèn)為可能存在一定的熱裂紋敏感性。工程實(shí)際中將焊接接頭適當(dāng)預(yù)熱是必要和恰當(dāng)?shù)摹?.T8/5及熱處理制度對(duì)接頭韌性的影響 3、 6文研究了T8/5及熱處理制度對(duì)接頭韌性的影響。研究結(jié)論認(rèn)為：WB36鋼隨著T8/5增加，韌性提高；隨著熱處理溫度的提高，韌性提高。而且熱處理溫度的提高對(duì)韌性提高的影響極為

8、明顯。所以盡管從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，這種材料的熱處理溫度范圍（530620）和時(shí)間范圍（1.515h）很大，實(shí)際工程中，應(yīng)慎重采用熱處理規(guī)范下限，以保證接頭的沖擊韌性。4.WB36焊接性分析小結(jié)WB36鋼是一種焊接性能較好的鋼。焊接中要選擇合適的焊接材料，焊前預(yù)熱150-200 、焊后回火，能較好地避免焊接冷裂紋。從接頭韌性考慮，熱處理溫度以590610為宜。第三部分工藝試驗(yàn)1.工藝試驗(yàn)材料 試件尺寸：355.625.4（mm） 焊接方法: GTAW/SMAW 焊接材料:選用英國(guó)Metrode公司的焊材.焊條:1NiMoB 規(guī)格3.2、 4.0；焊絲:MnMoTIG，規(guī)格2.4。 Metrode焊材成

9、分CMnSiSPCrNiMoCu1NiMoB0.070.120.81.50.20.50.0200.0250.300.81.20.200.450.10MnMoTIG0.070.121.62.10.500.800.0250.0250.150.400.600.042.焊接工藝參數(shù)3.熱過(guò)程曲線 4.檢驗(yàn)(1)接頭外觀、射線、斷口、彎曲等檢查和試驗(yàn)均合格 ；(2)抗拉強(qiáng)度：610-620MPa;(3)硬度：母材：180HB HAZ：187HB 焊縫：212HB(4)金相：A、母材貝氏體+鐵素體B、焊縫貝氏體組織C、熱影響區(qū)貝氏體+鐵素體5.結(jié)論 接頭的檢驗(yàn)結(jié)果符合SD34089標(biāo)準(zhǔn)要求, 工藝評(píng)定合格.第四部分 工程應(yīng)用情況 蒲圻電廠2300MW火電機(jī)組中，主給水管采用WB36鋼，每臺(tái)機(jī)組WB36鋼焊口規(guī)格為244.520的61個(gè)，規(guī)格為355.625的95個(gè)。采用經(jīng)上述評(píng)定的焊接工藝進(jìn)行焊接，焊后312個(gè)焊口檢驗(yàn)全部一次合格，特別是未發(fā)現(xiàn)裂紋等缺陷。接頭區(qū)焊縫硬度在180200HB之間，熱影響區(qū)硬度在165195HB之間。第五部分 結(jié)論 WB36是一種含Ni、Cu、Nb等合金元素的低合金鋼。應(yīng)注意選擇成分合適的焊材。 WB36鋼具的一定的冷裂傾向，再熱