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(yùn)行，必須承受較高負(fù)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(qiáng)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(wú)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(wèn)題，獲得強(qiáng)度高、塑性、韌性好的優(yōu)質(zhì)15CrMoR鋼焊接接頭，就成為壓力容器制造生產(chǎn)過(guò)程中決定總體設(shè)計(jì)中必須解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。 本論文通過(guò)對(duì)15CrMoR鋼

2、的焊接裂紋敏感性計(jì)算、裂紋敏感機(jī)理分析以及工藝焊接性分析，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，確定了研究目標(biāo)，以手工電弧焊方法作為重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。采用ANSYS對(duì)15CrMoR鋼溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)焊接模擬，建立的基于 ANSYS 軟件溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的有限元分析模型，分析了不同時(shí)刻溫度場(chǎng)分布，應(yīng)力場(chǎng)中的殘余應(yīng)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(jù)。 在焊接工藝設(shè)計(jì)中，我們采用不同的預(yù)熱溫度、焊接電流以及焊接速度進(jìn)行焊接，對(duì)焊縫

3、進(jìn)行X射線探傷，機(jī)械性能試驗(yàn)，達(dá)到中變廢鍋的要求。在對(duì)金相組織分析，焊縫組織形態(tài)為細(xì)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(guò)正交試驗(yàn)方法優(yōu)選出最終的產(chǎn)品焊接生產(chǎn)工藝。研究結(jié)果表明: 15CrMoR鋼在焊前預(yù)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(qiáng)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(shù)參數(shù)要求。 通過(guò)本研究分析，焊接熱輸入對(duì)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(yán)重。在多層多道焊中，通過(guò)調(diào)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(qiáng)韌性，滿足了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造要求。 本文中15CrMoR鋼手工電弧焊的焊接工藝已用于