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1、第45卷第2期鍋爐技術(shù)V01．45，NO．22Ol4年3月B0IIERTECHNOLOGYMar．，2014SA203Gr．D低溫鋼多道焊焊接性能試驗(yàn)研究王璐達(dá)，陸浩，王炯祥(1．上海交通大學(xué)材料科學(xué)與T程學(xué)院，上海200030；2．上海鍋爐廠有限公司，上海200245)摘要：運(yùn)用光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡研究了SA203Gr．D鋼焊接接頭的組織和二次電子像，通過(guò)裂紋擴(kuò)展性試驗(yàn)(CrackTipOpeningDisplacement)觀察焊縫區(qū)的斷裂力學(xué)性能，并采用盲孔法測(cè)試得到了不同區(qū)域的殘余應(yīng)力分布。試驗(yàn)結(jié)果為SA
2、203Gr．D鋼的焊接制造提供了重要的參考依據(jù)。關(guān)鍵詞：低溫鋼；多道焊；殘余應(yīng)力；CTOD中圖分類號(hào)：TG142．41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：16724763(2014)02—005203底單絲埋弧焊蓋面。焊前需預(yù)熱，焊后依次進(jìn)行0前言100％磁粉檢測(cè)、100射線和超聲波探傷。檢測(cè)合SA2O3Gr．D系A(chǔ)SME規(guī)范3．5Ni低溫鋼，格后進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。表2為焊接工藝參數(shù)。在低溫工況環(huán)境下有良好的沖擊韌性和機(jī)械性表1SA203Gr．D的主要化學(xué)成分能，其屈服強(qiáng)度≥255MPa，抗拉強(qiáng)度為450MPa585MPa，延伸
3、率≥23，通常用于一70℃～一101℃的低溫環(huán)境(調(diào)質(zhì)態(tài)可至一107℃)。廣泛用于深冷分離加T、空分、液化氣貯藏領(lǐng)域設(shè)備的制造。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)煤氣化工項(xiàng)目中的C()吸收塔、Hs吸收塔、H。s濃縮塔、甲醇洗滌塔等低溫設(shè)備大量采用該類材料制造。焊接是SA203Gr．D鋼加工工藝中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，焊接過(guò)程中常常會(huì)產(chǎn)生缺陷，影響焊接接頭的組織和性能。因此，有必要對(duì)低溫鋼圖l焊接接頭示意圖焊接接頭的斷裂力學(xué)性能進(jìn)行研究。CTOD斷裂韌度是評(píng)價(jià)焊接接頭抗脆斷能力的重要依據(jù)。表2焊接規(guī)范參數(shù)通過(guò)CTOD試驗(yàn)，不僅可以選擇材料
4、韌度，還可以判斷焊接接頭是否符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，為結(jié)構(gòu)安全性能的評(píng)定提供試驗(yàn)依據(jù)口j。此外，焊接接頭的殘余拉應(yīng)力為焊接構(gòu)件發(fā)生開(kāi)裂提供了應(yīng)力來(lái)源，測(cè)量和評(píng)估殘余應(yīng)力的大小很重要。本文采用肓孔法測(cè)試焊接殘余應(yīng)力[。]，應(yīng)變儀為60通道的DH3816。1．2接頭微觀組織分析1研究方法在焊縫處取一塊試樣用于金相觀察。依次1．1焊接參數(shù)采用240號(hào)、400號(hào)、800號(hào)、1200號(hào)砂紙進(jìn)行打SA203Gr．D鋼化學(xué)成分見(jiàn)表1。對(duì)接焊接頭磨，然后采用W0．1的金剛石研磨膏進(jìn)行拋光。如圖1所示。填縫時(shí)的焊接方法為手工電弧焊打之后用4
5、的硝酸酒精侵蝕表面。焊縫微觀組織收稿日期：201306¨作者簡(jiǎn)介：王璐達(dá)(1985～)，男，主要從事焊接工藝研究工作。54鍋爐技術(shù)第45卷要表現(xiàn)出拉應(yīng)力，焊縫靠熔合線處的拉應(yīng)力值最高，為120MPa左右，接近SA203Gr．D鋼屈服強(qiáng)度的一半。隨著距離的增加，應(yīng)力值趨近于0。在焊縫背面，同樣也是焊縫中的拉應(yīng)力值最大，達(dá)到了129MPa。圖5焊縫CTOD阻力曲線對(duì)相同裂紋位置的數(shù)據(jù)組的△n和進(jìn)行線性回歸，然后用線性回歸線與裂紋擴(kuò)展量0．05mm垂直線交點(diǎn)確定的值．。值進(jìn)行比較，結(jié)果如圖6所示。其中鈍化線則是按新GB
6、／T距焊縫中心位置／ram2i143—2O07標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的一1．87(R／R。()I2)Aa一2．4081Aa而給定的。圖7焊縫不同區(qū)域的應(yīng)力值3結(jié)語(yǔ)(1)通過(guò)焊接試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，按本試驗(yàn)焊接規(guī)范得到的SA203Gr．D鋼多道焊焊縫的金相組織為鐵素體+珠光體組織，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。(2)CToD試驗(yàn)表明，按本試驗(yàn)焊接規(guī)范得到的SA203Gr．D鋼焊縫抗裂紋擴(kuò)展能力較好。(3)通過(guò)焊接殘余應(yīng)力測(cè)試表明，焊接殘余應(yīng)力沿焊縫橫斷面呈類似正態(tài)分布。圖6焊縫CTOD阻力曲線的線性回歸參考文獻(xiàn)：根據(jù)線性回歸結(jié)果，SA203Gr．D鋼本
7、次焊接[1]霍立興．焊接結(jié)構(gòu)工程強(qiáng)度[M]．天津：天津大學(xué)出版社，1994．工藝下，焊縫的。一0．178mm，大于DNV驗(yàn)[2]霍立興．焊接結(jié)構(gòu)的斷裂行為評(píng)定[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出收標(biāo)準(zhǔn)要求規(guī)定的0．15mm。版社，2000．2．3焊接殘余應(yīng)力[3]斐怡，包亞峰，唐慕堯．盲孔法測(cè)定時(shí)計(jì)算公式中A，B值的依據(jù)圖3測(cè)量各區(qū)域?qū)?yīng)點(diǎn)的殘余應(yīng)力。研究EJ]．機(jī)械強(qiáng)度，1997，19(1)：1821．圖7具體列出了主應(yīng)力值與距離焊縫中心距離E4]陸才善．殘余應(yīng)力測(cè)試小孔釋放法[M]．西安：西安交通大學(xué)出版社，1991．之
8、間的關(guān)系。從圖7中可以看出，焊縫上表面主PerformanceStudyofSA203Gr．DLonw-TemperatureSteelMultipassWeldingWANGLu—da。IUHao，WANGJiong—xiang。(1．SchoolofMaterialsScienceandEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Sh
