16MnD焊接工法剖析.docVIP

16MnD低温钢管 焊接施工工法 中国化学工程第十六建设有限公司 二〇一四年十二月 16MnD低温钢管 焊接施工工法 编 制： 审 核： 审 批： 目 录 一、前言 3 二、材料特性 4 三、焊接施工工艺 4 1施工工序流程图 4 2、焊接及焊后热处理工艺 6 3、低温钢焊接注意事项 7 4、焊接规范 7 5、焊接施工管理 8 四、机具设备 8 1、主要工具 8 2、机具设备调配及管理 9 五、质量标准 9 1、外观检查 9 2、渗透探伤 9 3、X射线探伤 9 4、质量保证措施 9 六、劳动组织 10 1、施工人员表 10 2、劳动组织图 10 3、施工组织管理 11 七、安全注意事项 11 八、经济分析 11 九、工程应用实例： 12 16MnD低温钢 焊接施工工法 一、前言 16MnD低温钢因具其化学成分和机械性能与常见碳钢材料有一定区别，特别是低温钢为防止低温使用时发生脆断，焊接接头必须有足够的低温断裂韧性，因此对低温钢管道的焊接工艺提出了特殊要求。因此，掌握焊接16MnD低温钢的焊接工艺方法具有重要意义。本工法适用青岛海晶40万吨/年聚氯乙烯搬迁项目烧碱装置氯气液化单元中的16MnD低温钢材料的手工钨极氩弧焊及氩电联焊工艺。此外，其它工程中的16MnD低温钢材料的焊接也可供参考。 本工法的特点是通过对16MnD低温钢可焊性的分析，对管道焊接施工提供行之有效的焊接工艺规范，从而提高焊接一次合格率，确保施工进度。 二、材料特性 16MnD低温钢的焊接一般要注意其物理性能及化学耐蚀性和抗裂性等的要求。 1、淬透性较高，无回火脆性，焊接性相当好，形成冷裂的倾向很小，可切削性及冷应变塑性良好化学成份 C碳 Si硅 Cr铬 Mn锰 Mo钼 （℅） 0.17～0.23 0.17～0.37 0.80～1.10 0.40～0.70 0.15～0.25 在低温钢的焊接中，影响其焊接接头韧性的原因很多，但归纳起来主要有四个方面：① 焊接材料的选用；② 焊接线能量的控制；③ 焊接顺序；④ 焊接残余应力。 这四个方面是低温钢焊接最重要的环节，对焊接接头的低温韧性影响很大。 低温钢的焊接接头的薄弱环节，往往是熔合区及焊缝这两部分，热影响区的低温韧性有时高于母材，要改善焊缝和熔合区的低温韧性，必须合理的选择焊接电流、电压，采用多层多道焊接顺序，来提高焊接速度。把焊接能量控制在最小范围内。多层多道焊，能有效地减小焊缝过热，利用后一焊道对前一焊道的热作用，使焊缝金属产生细化晶粒的效果。为了适当增加焊道数目，合理地扩大焊缝坡口角度是有好处的。如图（1）较通常坡口增加了10～15°，图（2）表示焊接时的焊道顺序。 70～o 2.5～ 图（1） 4 3-1 3-2 2 1 图（2） 采用多层多道焊接，能很好地控制焊接线能量。但层间温度必须控制在200℃以下。 当采用多层单道焊时，焊接熔池较大，要想在单位时间内给焊缝填充足够焊肉，以满足熔池的需要，必然加大电流，这时由于熔池温度很高，很容易造成合金元素的烧损。在实际生产中，焊条直径有限，因而焊接电流不可能加大的很多，适当地放慢焊接速度填足焊缝，线能量也相应地增大了。造成了焊缝金属组织晶粒粗大，从而降低了焊接接头的低温韧性。 反之，采用多层多道焊时，焊接过程中熔池较小，焊接电流相应地小一些，焊速也增快了，加之后一焊道对前一焊道的热作用，产生了细化晶粒的效果，提高了低温韧性。 低温钢的焊接，在一般情况下，焊前不需预热，但也不是说任何情况下都不需焊前预热。在下面两种情况下，焊前要进行预热。 ① 当环境温度≥85%，焊前要进行预热，这时主要是减小母材表面水分，减少在焊接过程中产生气孔的机会。 ② 当环境温度在0～—5℃时，焊前必须预热，这时由于环境温度较低，焊缝和近缝区的温度会迅速下降，使焊缝和熔线的淬硬度增大。再加之焊接过程中的热不均匀性，会使焊缝残余应力更加不均匀，易产生冷裂。 焊前预热温度为80～100℃，当环境温度＜—5℃时，最好不进行焊接。 在低温钢的焊接中，由于线能量控制较低，因而使焊缝冷却速度较快，在金属组织转变过程中，总是产生一些应力。焊缝中应力的存在会使焊缝的脆性增加从而降