浅谈Q345R(R-HIC)的焊接工艺.docxVIP

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浅谈Q345R（R-HIC）的焊接工艺

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摘要：通过对Q345R(R-HIC)钢的焊接性分析，进行钨极惰性气体保护焊焊的工艺评定试验，经拉伸、冲击、弯曲、抗氢致裂纹(HIC)试验，结果表明Q345R(R-HIC)钢选用合适的焊接材料和焊接工艺参数,采用焊前预热、控制层间温度和焊后热处理等工艺措施，获得了满足湿H2S环境下使用的设备技术参数要求的优质焊接接头。

关键词：Q345R（R-HIC）；焊接工艺评定；氢致开裂检验；

在压力容器的设计和制造过程中，材料选择与使用是一个十分重要的环节。我国压力容器设计和制造中普遍使用Q345R钢板。近年来，在石化行业中常常由于H2S的存在而引起设备发生损坏或破裂事故，许多学者对此进行了研究[1]。与此同时，具有一定抗氢诱导开裂(Hy—drogenIncludedCracking，HIC)能力的钢材被冶炼出来用于制造湿H2S环境下使用的设备。国产Q345R(R-HIC)钢就是其中之一。

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试验用钢材化学成分与力学性能

试验用Q345R(R-HIC)，化学成分及力学性能见表1、表2

表1Q345R(R-HIC)化学成分

元素

C

Si

Mn

S

P

Cr

Ni

Mo

Cu

含量

0.18

0.38

1.3

0.001

0.009

0.060

0.060

0.0007

0.050

表2Q345R(R-HIC)力学性能

拉伸试验

冲击试验

温度

（℃）

抗拉强度

Rm（MPa）

屈服强度

Rp（MPa）

断后伸长率

A（%）

温度

（℃）

冲击功

KV2.（J）

常温

550

450

28

-30

150，157，147

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试验用焊接材料

为保证焊缝的强度和机械性能，焊丝采用NB/T47018-2017、GB/T8110-2008HS09MnSH3Φ2.5哈尔滨威尔生产的实心焊丝，化学成分及力学性能见表3、表4，保护气体选用≥99.99%Ar

表3焊丝化学成分

元素

C

Si

Mn

S

P

Cr

Ni

Mo

Cu

含量

0.10

0.53

1.35

0.002

0.003

0.05

0.04

0.06

0.001

表4焊丝熔敷金属力学性能

拉伸试验

冲击试验

氢致诱导开裂试验

温度

（℃）

抗拉强度

Rm

（MPa）

屈服强度

Rp

（MPa）

断后

伸长率

A（%）

温度

（℃）

冲击功

KV2.

（J）

裂纹

长度比CLR（%）

裂纹

厚度比CTR（%）

裂纹

敏感性CSR（%）

常温

550

450

28

-30

150，157，147

0

0

0

三、坡口加工及焊接

1坡口型式

根据Q345R(R-HIC)的材质特点，Ar气保护焊的焊接特点，板材采用60°的V型坡口，钝边1mm。

2焊接工艺参数

焊接电流：120-160A，焊接电压：15-18V，焊接速度：6-12cm/min，保护气流量9-11L/min。

3焊接过程控制

Q345R(R-HIC)材料本身的焊接性能良好，焊接时注意层间温度，焊接层间温度不大于150℃。当厚度大于25mm焊接时应进行焊前预热，预热温度不小于80℃。如果厚度过大时，还应进行后热处理，后热温度250~300℃，保温时间可按每毫米2~2.5min计算，但不可少于30min

4焊接设备

使用奥太WSM-400直流脉冲氩弧焊机。

四、焊后热处理

焊接残余应力会促进硫化物应力腐蚀开裂，因此焊后对Q345R(R—HIC)钢板必须进行消应热处理，温度为620℃±20℃，考虑到工艺评定的覆盖范围，保温时间延长至2.5h，同时也要减慢升温和降温速度，升温和降温速度控制在150~180℃/h。

五、无损检测

试板焊后根据NB/T47013.2-2015的要求，应进行RT射线检测，验收标准NB/T47013.2-2015进行验收。

六、抗氢致裂纹(mC)试验

按照GB/T4157—2006《管线钢和压力容器钢抗氢致开裂评定方法》标准进行。试验溶液为A溶液，即5％NaCl+0.5％CH3COOH+饱和硫化氢水溶液，开始时试验溶液的pH测试值为3.0，试验后溶液的pH测试值为3.6。

七、试验结果分析

通过99.99%Ar可减少飞溅，焊缝成型美观。通过拉伸试验发现，其值在板材与焊材抗拉强度范围13%以内，说明焊材基本等强于板材，符合强度要求。

通过弯曲试验发现，试样焊缝、融合线无裂纹，无起皱现象，表明焊接接头塑性及钢板表面质量均合格。

此次试验结果说明，Q345R(R-HIC)板材采用惰性气体氩弧焊，焊丝HS09MnSH3Ф2.5，保护气体为99.99%Ar，可以满足相关技术要求。

八、结束语

按本文介绍的焊接方法操作后，对焊接接头进行