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锰含量对16MnDR焊接接头低温韧性的影响

编辑:天津市金桥焊材集团有限公司  时间:2012/05/18  字号:
摘要:锰含量对16MnDR焊接接头低温韧性的影响
    随着《固定式压力容器安全技术监督规程》的实施,对公司16MnDR产品焊缝的低温冲击韧性提出了更高的要求。原标准要求:-40℃,平均冲击功20J;每组试样中只允许一件试样可低于20J,但不低于14J。而《固定式压力容器安全技术监督规程》要求:-40℃,平均冲击功24J;每组试样中只允许一件试样可低于24J,但不低于17J。查看公司前几年的16MnDR产品试板机械性能结果,按照《固定式压力容器安全技术监督规程》要求有部分试板低温冲击韧性偏低。为改进焊接接头的低温冲击韧性,需重新选择焊材。
    1     焊材熔敷金属的化学分析
    根据各家焊材生产商推荐,选择了4种不同的焊材匹配方案。按照焊材复验技术条件对焊材的熔敷金属进行化学分析
    2     机械性能试验
    用同一炉批号母材加工成4付试板, 确保试板的坡口、装配间隙的一致性, 再采用这四种不同的焊材施焊试板(施焊工艺完全相同)。焊后经射线检测合格,按JB4708的要求对4付试板的焊缝和热影响区取样(10mm×10mm×55mm)进行-40℃低温冲击试验
    3     微观金相
    焊缝的主要组织为先共析铁素体、侧板条铁素体、针状铁素体。随着Mn 含量的变化,这3种组织所占的比例也发生变化,如附图所示。可以看出,随着Mn含量的增加,先共析铁素体的数量明显减少,针状铁素体的数量显著增加而且也变得更细,侧板条铁素体的数量稍有下降。
    4     结果分析
    试验结果表明,随着焊缝中Mn含量的增加,增加了针状铁素体的数量并细化了焊缝中的针状铁素体,焊接接头的低温冲击韧性也随之增大。
    5     焊材的选择
    根据以上结果,要提高焊缝的低冲击韧性,需调整原有16MnDR产品焊材:方案一,增加焊丝中的含Mn;方案二,增加焊剂中的含Mn。通过试验发现,方案二改善了焊缝的低温冲击韧性,但效果并不显著。经分析,焊剂中Mn以MnO的形式存在,向焊缝金属过渡有限。原来,16MnDR产品采用的是H10Mn2焊丝,H10Mn2焊丝的化学成份。
    焊接过程中Mn元素会烧损,焊缝中Mn含量较焊丝低很多。经试验,Mn含量在偏下限时,焊缝的低温冲击韧性不达到标准要求。而Mn含量在偏上限时,焊缝的低温冲击韧性值较高, 较标准要求高很多。但是,因原材料的原因,不能保证每一批焊材中Mn含量较高。为保证焊缝质量,选择了加Mn焊丝。
    6     结束语
    焊材更改后,已经焊接了几十台16MnDR产品,产品焊接试板的机械性能稳定,虽然标准要求提高了,也完全能够满足标准要求。
    参考文献
    [1] 焊接材料实用基础知识。
    [2] 中国机械工程学会焊接学会。焊接手册。
    [3] 2010年最新焊接件工艺设计实例与加工质量检查规程及金相图谱实用手册。
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