15CrMoR鋼厚壁壓力容器焊接工藝研究.pdf

1、厚壁壓力容器多數(shù)在高溫高壓下運行，必須承受較高負荷。因此，要求壓力容器的焊縫金屬和熱影響區(qū)必須具有較高的強度、足夠高的沖擊韌性和很高的耐熱性，并且保證焊接接頭無裂紋、夾渣等缺陷。本課題研究的壓力容器為中變廢鍋，其母材為15CrMoR鋼。因此，如何解決15CrMoR鋼焊后裂紋問題，獲得強度高、塑性、韌性好的優(yōu)質15CrMoR鋼焊接接頭，就成為壓力容器制造生產過程中決定總體設計中必須解決的關鍵技術問題。 本論文通過對15CrMoR鋼

2、的焊接裂紋敏感性計算、裂紋敏感機理分析以及工藝焊接性分析，結合生產實際情況，確定了研究目標，以手工電弧焊方法作為重點研究內容。采用ANSYS對15CrMoR鋼溫度場和應力場進行動態(tài)焊接模擬，建立的基于 ANSYS 軟件溫度場、應力場的有限元分析模型，分析了不同時刻溫度場分布，應力場中的殘余應力的變化，這為中厚板多道焊不同焊接參數(shù)的選擇提供了參考依據。 在焊接工藝設計中，我們采用不同的預熱溫度、焊接電流以及焊接速度進行焊接，對焊縫

3、進行X射線探傷，機械性能試驗，達到中變廢鍋的要求。在對金相組織分析，焊縫組織形態(tài)為細小的柱狀晶，焊縫和熱影響區(qū)組織均為柱狀晶鐵素體+粒狀貝氏體+低碳馬氏體。通過正交試驗方法優(yōu)選出最終的產品焊接生產工藝。研究結果表明: 15CrMoR鋼在焊前預熱溫度為150～180℃,層間溫度為150～200℃，焊接電壓為22～26V，焊接電流為220～240A,焊接速度為16～18ｃｍ/min，焊后消氫處理溫度為250℃，保溫1h，熱處理溫度680±1

4、0℃，保溫1h，得到的焊接接頭抗拉強度為560Mpa，熱影響區(qū)常溫(20℃)沖擊韌性為82J，完全可以滿足本課題中中變廢鍋的技術參數(shù)要求。 通過本研究分析，焊接熱輸入對焊縫組織和接頭性能有重要影響，隨著熱輸入的增加，焊接熱影響區(qū)脆化軟化現(xiàn)象嚴重。在多層多道焊中，通過調整熱輸入控制接頭冷卻速度可以有效改善熱影響區(qū)的脆化和軟化現(xiàn)象，提高接頭的強韌性，滿足了產品的設計制造要求。 本文中15CrMoR鋼手工電弧焊的焊接工藝已用于