低温服役海洋钢结构免焊后热处理埋弧焊接头性能研究

随着海洋工程逐渐走向深水和低温区域,服役温度越来越低。在大型海洋钢结构焊接中,为保证焊接接头具有足够的韧性,对于厚度超过50 mm的焊接接头一般要求进行焊后热处理以消除内应力。近年来,有研究指出,如果焊接接头在设计温度下能通过CTOD测试,则可以免除焊后热处理。本文测试研究了80 mm厚EH36钢板埋弧焊接头在焊态下的常规力学性能以及-25℃下焊态CTOD性能,开发并优化了满足低温服役的埋弧焊免热处理工艺,对同类项目具有较大的借鉴意义。     

海洋平台厚板焊后热处理的豁免判据

对焊后热处理豁免的几种判断方法进行了介绍和比较,着重介绍了工程临界评估方法,以及如何将该方法用于焊后热处理必要性的评估工作。最后以某一海洋平台海上接桩焊后热处理工作为例,定量地分析了结构中允许存在缺陷尺寸、使用应力以及断裂韧性等因素对结构安全性的影响,为海洋平台厚板焊后热处理豁免提供了新的依据。     

浅谈海洋平台结构焊后热处理

海洋平台结构焊接一般执行AWS D1.1标准,设计要求大厚板结构(50 mm)进行焊后热处理。标准中焊后热处理的条款由于缺乏条款释义或注释阐述,理解与执行起来千差万别。文章结合焊后热处理的作用与机制,对AWS D1.1标准中焊后热处理条款进行了分析、探讨,认为焊后热处理的时间范围与温度范围由相应标准或技术文件规定,焊接工艺评定(PQR)中焊后热处理时间t的评定上限为t÷0.8,而评定下限未予约束,符合相应标准或技术文件的规定即可。     

消除大型结构件焊接畸变的焊后热处理工艺

利用有限元通用分析软件,模拟了大型焊接结构件焊后热处理前后构件的畸变分布。结果表明,焊态下结构件的最大畸变主要集中在中分面法兰处。通过模拟构件的总体畸变和结构法兰处的畸变分布,分析得出经过650 ℃保温6 h焊后热处理后,构件的总体畸变较小,且结构法兰处的畸变分布和焊后畸变分布呈较好的镜像对称性,可以有效改善焊后畸变,并有利于构件的尺寸稳定性。     

N08800与F11 CL.3的异种钢焊接工艺研究

从某大型开工炉项目建造中UNS N08800与A182 F11 CL.3异种钢焊接出现的问题入手,针对铁素体合金钢及铁镍合金材料焊接特性截然相反且焊后热处理状态要求不同的焊接特点和两种材料在设备中的结构特点,对两种材料钨极气体保护焊的工艺方法进行了探讨,制订了焊接及焊后热处理工艺,并进行焊接性能试验,根据试验结果制定了...     

大型齿轮座下箱体焊接工艺

国内某产品使用的大型齿轮座下箱体胚料,广泛采用铸造成型工艺生产,由于结构原因,其铸造工艺复杂、缺陷多、产品率低、生产成本较高。结构“铸改焊”后,工艺相对简单、焊接质量易于保证、产品合格率及材料利用率高,可大幅降低制造成本,因此焊接齿轮下箱体应用前景广泛。但大型齿轮下箱体焊接中,因材料板厚大,焊缝密集,焊接应力大,极易产生裂纹,同时焊接变形大,焊后加工尺寸难以保证。本文针对某大型齿轮座下箱体的焊接,在结构工艺分析的基础上,制定了合理的焊接工艺并得以实施。结果表明:采用CO;气体保护焊与富氩气体保护焊相结合的焊接方法,选择正确的放量尺寸、焊接顺序、焊接参数、坡口形式和相应的焊前、焊中及焊后热处理等工艺,完全能够满足结构的设计要求。     

CAP1400核电站钢制安全壳焊后热处理

基于ASME锅炉及压力容器规范第Ⅲ卷第1册NE分卷对焊后热处理的规定,结合CAP1400钢制安全壳结构形式、材质要求,确定需进行焊后热处理的焊缝范围。结合工程建造特点,对贯穿件套筒与补强板焊缝进行炉内整体热处理,筒体纵焊缝、环焊缝、补强板与筒体焊缝进行局部焊后热处理。为控制焊后热处理的变形,筒体纵焊缝采用单条或多条对称加热、筒体环焊缝及设备闸门补强板焊缝采用分段加热方式,通过试验确定局部焊后热处理的加热带宽度、隔热带宽度和厚度,保证均温带温度达到595℃~620℃的设计要求。     

钢制安全壳焊后热处理工程应用与建议

根据钢制安全壳的结构尺寸、建造方式和焊后热处理要求,分析对比了适宜钢制安全壳焊后热处理的加热方式,并通过应用证明了局部焊后热处理的可行性.结合工程经验,提出了推动厚度小于60 mm的SA-738 Gr.B钢板免除焊后热处理,或采用超声波冲击处理代替焊后热处理的建议.     

焊后热处理对TP310HCbN耐热钢性能的影响

对TP310HCbN奥氏体耐热钢进行了 3种模拟的焊后热处理,即分别在715℃加热0.5 h、755℃加热0.5 h和755℃加热1.5 h后炉冷到400℃以下空冷,以及焊后热处理后再分别于650℃时效1×103 h、3×103 h、6×103 h、10×103 h.检测了焊后热处理及时效后钢的冲击韧度、硬度、冲击断口...     

基于CTOD工艺的焊接质量控制技术

荔湾3-1导管架是中国首个自主建造的深水导管架项目,项目建造过程中采用大量的厚板设计。为降低建造成本,提高建造效率,广泛应用免除焊后热处理的CTOD工艺,该工艺对焊接热输入、预热与层间温度以及层道布置非常敏感,给现场的焊接质量控制工作带来了较大的困难。基于海洋石油工程(青岛)有限公司的项目实践,总结了CTOD工艺的焊接质量控制技术,对其他的类似项目具有一定的借鉴作用。     

304H高温反应器的焊后热处理

根据某项目要求,对大型304H高温反应器进行焊后热处理,文中给出了不锈钢炉内热处理注意事项,其工艺要求较为复杂。热处理后对焊接试板进行检测、产品表面检查及RT/PT检测气压试验,检测结果满足项目规范及设计图样要求。目前设备已安全运行5周年无质量问题,客户对产品满意,这对我国同类产品热处理有一定借鉴作用。     

ASME MC级安全壳容器的焊后热处理工艺

系统分析基于ASME锅炉及压力容器规范第Ⅲ卷第1册NE分卷的MC级钢制安全壳的焊后热处理工艺。以AP1000项目钢制安全壳容器的建造为例,焊后热处理工艺的选择需以结构特点和部件选材为基础,根据ASME规范条款、材质标准、设计要求、材料制造参数以及工程建造实际综合考虑来确定焊后热处理的各项参数、焊后热处理时机和加热方式等。     

热处理时间对CLAM钢TIG焊接头组织和性能的影响

采用钨极氩弧焊(TIG焊)方法对厚5 mm中国低活化马氏体钢(CLAM钢)进行平板对接焊,焊后分别进行750℃×30 min,750℃×60 min,750℃×90 min回火热处理,并对焊接接头的力学性能和显微结构进行分析测试。结果表明,CLAM钢采用TIG焊可以获得良好力学性能的板条状马氏体焊缝组织,焊后热处理后观察到大量的碳化物析出;焊后热处理时间与马氏体板条尺寸正相关,随着时间增长碳化物析出并向晶界处聚集;焊接接头的硬度和抗拉强度随着热处理保温时间的延长而降低,而冲击吸收功会先提高后降低,在750℃×60 min热处理后的冲击吸收功最大。热处理保温时间在60 min时焊缝的综合力学性能最好。     

PTA项目用钛/钢复合板模拟焊后热处理性能研究

研究了PTA项目用爆炸焊接钛/钢复合板(SB265 Gr1/SA516 Gr70)在经过不同的模拟焊后热处理后的剪切性能、拉伸性能及冲击性能的变化情况。研究表明,模拟焊后热处理降低了钛/钢复合板的抗拉强度、屈服强度和剪切强度,而模拟焊后热处理后的延伸率和冲击性能都有所提升。此外,SPWHT2(615±10)℃×3 h+(565±15)℃×8.7 h)对拉伸性能、剪切性能和冲击性能的影响大于SPWHT1(565±15)℃×13 h。本文研究成果对PTA项目用钛/钢复合板在制备过程中的性能控制提供了重要依据。     

DD3单晶合金TLP扩散焊接头的高温拉伸性能和持久性能

为了实现DD3单晶合金叶片的优质连接,采用专为DD3设计的XH4A中间层合金,对DD3进行了TLP 扩散焊试验.在1 240℃/4 h的规范下扩散焊,并在焊后按母材热处理制度进行固溶时效处理,可获得致密完整的DD3合金扩散焊接头,焊缝组织与母材类似,接头760℃和900℃拉伸强度达到母材性能指标,760℃和1 040℃持久强度分别达到母材性能指标的90%和80%.还研究了扩散焊热循环对母材组织性能的影响,结果表明,DD3合金经1 240℃/4 h热循环后,再按母材标准热处理制度进行固溶时效处理,其组织和性能与标准热处理态完全相同.研究的DD3合金TLP扩散焊工艺可用于DD3合金实际叶片构件的连接.     

大型原油储罐用钢B610E气体保护焊接头性能研究

宝钢湛江钢铁有限公司(以下简称湛江钢铁公司)试制成功的高强钢板B610E (08MnNiVR)用于建造10～15万m3大型原油储罐,文中通过对湛江钢铁公司不同交货状态及其不同焊后消应力热处理次数下的B610E (08MnNiVR)钢板的气体保护焊接头进行力学性能及金相组织分析,结果表明,交货状态为RQ+T和DQ+T的B610E完成焊接后在焊态、一次消应力和二次消应力热处理下,其钢材具有良好的焊接接头力学性能,能够满足大型原油储罐的相关标准技术要求及施工要求。焊后消应力热处理对RQ+T和DQ+T焊接接头性能有一定的影响,交货状态为RQ+T时,最佳焊后消应力热处理为1次;交货状态为DQ+T时,最佳焊后消应力热处理为2次。     

焊后热处理对铝锂合金电子束焊接头组织与性能的影响

对2090铝锂合金电子束焊接头进行焊后热处理,热处理工艺为530℃固溶0.5h+190℃时效12h。结果发现,焊接接头的抗拉强度由焊态下的331MPa提高到热处理后的415MPa,焊后热处理使接头的强度大大提高。金相组织观察表明,铝锂合金电子束焊接头经过热处理后焊缝晶粒形貌由焊态下的等轴树枝晶转变成等轴晶,并且在晶粒内部和晶界处析出细小的强化相。XRD相结构分析显示接头焊缝中的强化相主要为δ′(Al3Li)、T1(Al2CuLi)、β′(Al3Zr)等。TEM观察证实,热处理后2090铝锂合金接头焊缝中析出了多量的球状δ′相和针状T1相。拉伸断口分析表明,铝锂合金电子束焊接头在焊态下为带韧窝的穿晶断裂,经过热处理后接头断裂模式转变为沿晶断裂。     

核电站钢制安全壳SA-738 Gr.B钢免除焊后热处理探讨

CAP1400项目用钢制安全壳采用的是SA-738 Gr.B,筒体段壁厚为52 mm。ASME BPVC Section 3Division 1 Subsection NE-2007标准规定SA-738 Gr.B板材免除焊后热处理的最大壁厚为44 mm。焊后热处理的问题主要是现场电功率不足、施工难度和风险大。本文进行了52、44 mm SA-738 Gr.B钢板交货态的力学性能对比及52mm对接接头焊态、焊后热处理态的对比。试验结果表明,52、44 mm厚母材交货态的力学性能相当,52 mm厚SA-738 Gr.B母材焊后热处理前后的断裂韧性相当。焊后热处理后焊接接头的力学性能降低,对52 mm厚板材手工电弧焊接接头免除焊后热处理是可行的。     

不同焊后热处理对铬钼耐热钢室温冲击韧性的影响

试验对铬钼耐热钢焊接接头进行三种不同的焊后热处理(690℃×1 h,690℃×8 h,730℃×2 h),采用扫描电镜、显微硬度计等设备观察焊接接头的显微组织类型、冲击断口形貌,探究其室温冲击韧性出现差异的原因。结果表明,耐热钢焊接接头焊态的金相组织由M-A组元和尺寸较小的铁素体组成,而其焊后热处理态的显微组织由块状铁素体以及碳化物组成;碳化物的析出导致铁素体亚晶粒尺寸减小、屈服强度和硬度降低,从而推迟解理断裂的发生,这是焊接接头730℃×2 h热处理后冲击韧性较高的主要原因。     

海洋钢结构免气刨埋弧焊焊接工艺

海洋石油平台结构中的导管架、组块和钢桩中,需要进行大量的埋弧焊焊接工作。由于绝大多数的埋弧焊均采用双面焊接,为了保证根部的焊接质量,一般都需要进行碳弧气刨清根,这不仅增加了施工工序,也使得建造效率有所降低。为此进行工艺优化,开发免气刨焊接工艺很有意义。基于此进行的焊接试验,其最终无损检测和破坏性试验结果表明,其焊接质量满足相关标准要求,该工艺开发获得成功,并在我国某导管架项目上进行了应用,取得了良好的经济效益和社会效益,对以后大型深水海洋工程结构的制管作业具有很好的指导意义。