【正文】 就會開裂。由于沖擊韌性值在一定溫度區(qū)間內(nèi)逐漸變化，所以，一般取對應某一固定沖擊能量，例如40J時的溫度作為轉(zhuǎn)變溫度。從表中的數(shù)據(jù)和圖可以看出：所以的沖擊功都高于41J，但隨著溫度的改變其沖擊韌性也跟著變化。當溫度在15℃以上時，09MnNiDR的沖擊韌性幾乎沒有多大的變化；而當溫度低于15℃時，09MnNiDR焊縫的沖擊韌性迅速下降，但當溫度低于30℃時，焊縫的沖擊韌性又有所緩慢的上升。而液化石油氣的溫度大概是在70℃左右，在此時09MnNiDR的沖擊韌性遠高于41J，因此可用。 COD 試驗試驗數(shù)據(jù)見表4圖44所示。表45 COD試驗結果溫度(℃)材料及方法裂紋位置COD(mm)平均值/最小值(mm)室溫厚板焊條電弧焊焊縫0焊縫15焊縫30焊縫HAZ區(qū)60焊縫HAZ區(qū)()()()注：表中括號內(nèi)的數(shù)據(jù)表示脆性失穩(wěn) COD 值，(即δu)，其余數(shù)據(jù)為最大載荷COD值，(即δm)。圖44 焊接接頭的COD值和沖擊功的關系試驗數(shù)據(jù)分析：線彈性斷裂力學成功地解決了某些高強材料的斷裂問題，而對于焊接結構大量采用的中、低強度鋼來說，全面屈服斷裂力學應用較為普遍。尤其是COD試驗。COD試驗是典型的開裂試驗，它是在標準化的試件中部開好裂紋，試件放入試驗機中，作為簡支梁加載，在缺口兩邊預先粘帖好的刀口上，裝卡夾式引伸計，在加載過程中，自動記錄載荷P和夾式引伸計所測得裂紋缺口尖端位移V的 PV 曲線，由缺口(裂紋)嘴部位移V可換算得裂紋尖端的張開位移。于是用多個試件或用監(jiān)測裂紋尖端開裂的儀器，可測得開裂時的位移或表面啟裂張開位移。焊接接頭的沖擊功與溫度的關系δI，簡稱為COD值。它反映了材料在開裂前的塑性變形能力。由表35可以看出：09MnNiDR焊條電弧焊的抗開裂性能隨著溫度的降低而下降，溫度在30℃以上時，其COD值大致相同，而當溫度低于30℃時，COD值急劇下降，在60℃達到最小值。09MnNiDR的焊接接頭的抗開裂性能的分布大致是：母材＞焊縫區(qū)＞熱影響區(qū)。 落錘試驗落錘試驗結果如表46所示。表46 落錘試驗結果鋼種試驗編號試驗溫度試驗結果09MnNiDR170斷裂260未斷裂375斷裂465未斷裂560未斷裂670未斷裂試驗結果表明09MnNiDR的NDT大致等于70℃，滿足液化石油氣的要求。 09MnNiDR焊接接頭破壞性試驗破壞性試驗根據(jù)美國ASME Ⅸ標準規(guī)定制備試件并進行試驗,結果如表 47所示。我們通過試驗數(shù)據(jù)可知：09MnNiDR鋼焊接接頭的力學性能滿足低溫儲罐的工作要求。表47 焊接接頭力學實驗結果焊接方法焊接材料接頭橫向拉伸接頭彎曲試驗(d=4a)σb/MPa斷裂位置類型彎曲角斷裂長度焊條電弧焊MKW707DR焊條528母材側(cè)彎180176。無裂531母材無裂525母材無裂 09MnNiDR焊接接頭金相及接頭硬度試驗 09MnNiDR焊接接頭硬度試驗硬度試驗結果如表48所示。表48 09MnNiDR硬度試驗數(shù)據(jù)鋼種焊接方法硬度值09MnNiDR焊條電弧焊位置1234567HV159210210210210183210位置891011121314HV161161201201215215201位置1516171819HV201161231231231試驗結果分析：通過表48和圖413可知：1. 母材區(qū)位置為：16，其硬度值大致相同；2. 熱影響區(qū)位置為：1115，其硬度大致相同，；3. 焊縫區(qū)位置為：111119，其中1119為打底焊，硬度均為231；其余的為封面焊，其硬度值大致相同，；4. 通過對比可以知道09MnNiDR焊接接頭硬度分布大致為：打底焊＞封面焊＞熱影響區(qū)＞母材；這是由于焊縫金屬重結晶是晶粒粗大造成的，同時也會造成其脆韌性下降。 09MnNiDR焊接接頭金相組織及分析金相組織如圖45至圖412所示。根據(jù)圖313所示，位置①～⑤和⑥～⑩是相對應的，所以在這里我們只列出位置①～⑤的金相組織以及熱影響區(qū)和母材的金相組織。圖45 09MnNiDR焊接接頭①區(qū)金相組織 (500)組織為：鐵素體+貝氏體 圖46 09MnNiDR焊接接頭②區(qū)金相組織 (500)組織為：鐵素體+貝氏體 圖47 09MnNiDR焊接接頭③區(qū)金相組織 (500)組織為：鐵素體+貝氏體圖48 09MnNiDR焊接接頭④區(qū)金相組織 (500)組織為：右側(cè)為焊縫區(qū)，組織為鐵素體+貝氏體；左側(cè)為熱影響區(qū)粗晶區(qū)，組織為粗大針狀鐵素體+珠光體圖49 09MnNiDR焊接接頭⑤區(qū)金相組織 (500)組織為：右側(cè)是熱影響區(qū)細晶區(qū)，組織為細小針狀鐵素體+珠光體；左側(cè)是母材，組織為鐵素體+珠光體 圖410 09MnNiDR鋼材的金相組織 (500) 組織為：鐵素體+珠光體 圖411 09MnNiDR焊接接頭熱影響區(qū)粗晶區(qū) (500)組織為：粗大針狀鐵素體+珠光體 圖412 09MnNiDR焊接接頭熱影響區(qū)細晶區(qū) (500)組織為：鐵素體+珠光體09MnNiDR 焊條電弧焊的①、②、③、⑥、⑦、⑧為焊縫區(qū)，為鐵素體+貝氏體組織。④、⑨為熔合區(qū)，焊縫一側(cè)是鐵素體+貝氏體組織，熱影響區(qū)為粗大針狀鐵素體+珠光體組織。⑤、⑩為母材與熱影響區(qū)的交界處，熱影響區(qū)側(cè)為細小針狀鐵素體+珠光體組織，母材側(cè)是鐵素體+珠光體組織。由此可見，09MnNiDR 焊條電弧焊焊接接頭，焊縫組織為鐵素體+貝氏體，熱影響區(qū)組織為針狀鐵素體+珠光體，母材組織為鐵素體+珠光體。通過金相組織我們可以看到母材和熱影響區(qū)以及焊縫金屬的組織大致是相同的，只是在焊接熱循環(huán)作用下發(fā)生了一些細小的變化。 09MnNiDR焊接的綜合工藝評定焊接工藝評定(簡稱PQR)是為驗證所擬定的焊件焊接工藝的正確性而進行的試驗過程及結果評價。進行焊接工藝評定的目的：(1) 評定施焊單位是否有能力焊出符合相關國家或行業(yè)標準、技術規(guī)范所要求的焊接接頭。(2) 驗證施焊單位所擬訂的焊接工藝指導書是否正確。(3) 為制定正式的焊接工藝指導書或焊接工藝卡提供可靠的技術依據(jù)。焊接工藝評定是保證焊接質(zhì)量的重要措施，它能確認為各種焊接接頭編制的焊接工藝指導書的正確性和合理性。通過焊接工藝評定，檢驗按擬訂的焊接工藝指導書焊制的焊接接頭的使用性能是否符合設計要求，并為正式制定焊接工藝指導書或焊接工藝卡提供可靠的依據(jù)。而本文主要是通過對低溫儲罐用鋼09MnNiDR鋼進行手工電弧焊焊接，通過調(diào)節(jié)焊接參數(shù)以使其達到最好的焊接效果以便能用于儲存液態(tài)天然氣，并且通過焊接后的焊接接頭進行各種力學試驗和金相組織的分析便得到了如表49所示的09MnNiDR鋼的焊接工藝評定報告。表49 09MnNiDR低溫儲罐用鋼焊接工藝評定報告焊接設備低溫儲罐焊接方法手工焊條電弧焊母材09MnNiDR坡口形式及尺寸X型坡口母材規(guī)格mm20020024焊前準備(1)機械加工坡口，檢查坡口尺寸和焊縫錯邊是否符合圖樣要求(2)清理坡口兩側(cè)及焊絲表面的油污氧化皮(3)焊條和焊劑焊前150~200℃烘干2h焊接設備ZX7500直流焊機焊接材料焊絲：MKW707DR焊條 Ф4.預熱及層間溫度 預熱溫度(允許最低值)：不用預熱層間溫度：≥150℃，允許最高值300℃加熱方法：火焰加熱焊后熱處理制度保溫溫度：637~660℃保溫時間：3h升溫速度：60~100℃/h降溫速度：60~100℃/h入爐溫度：≤150℃出爐溫度：≤300℃ 熱處理方法：整體熱處理焊接工藝參數(shù)電流類型：直流反接 電流120~150A、電壓20~26V、焊接速度15~24cm/min、~其它技術要求擺動或不擺動焊：不擺動焊前清理和層間清理方式：砂輪打磨多道焊或單道焊：多道焊多絲焊或單絲焊：單絲焊焊后檢查(1)焊接結束48h后，100%超聲波探傷+25%射線檢測(2)熱處理后，焊縫表面分別做100%磁粉探傷在09MnNiDR鋼的焊接試驗中，我們嚴格執(zhí)行了焊接工藝規(guī)程，嚴格焊接技術管理，通過對09MnNiDR 鋼的焊接工藝評定，基本上掌握09MnNiDR鋼的手工電弧焊焊接方法，為以后用于低溫儲罐生產(chǎn)的焊接實踐積累了一定的經(jīng)驗。結 論本文以低溫儲罐用鋼為主要研究對象，重點對09MnNiDR的焊接接頭的力學性能和焊接接頭的金相組織進行了研究。試驗在09MnNiDR的焊接工藝規(guī)范參數(shù)條件下獲得了較好的焊縫，得到如下的結論：(1) 09MnNiDR鋼在24mm板厚、X型坡口下采用手工電弧焊進行焊接時，電弧穩(wěn)定，飛濺小，最佳焊接工藝是：焊接電流：120～150A；焊接電壓：20~26V；焊接速度：焊接速度15～24cm/min。(2) 09MnNiDR 焊接接頭的低溫力學性能試驗結果為: 70℃拉伸試驗都斷在母材上。 70℃?zhèn)葟澰囼炄亢细瘛?65℃和70℃焊縫和熱影響區(qū)的沖擊值都大于標準要求的41 J。(3) 在焊接工藝參數(shù)下，試件的各區(qū)金相組織與標準試件金相組織基本一致。母材組織為鐵素體+珠光體；焊縫組織為鐵素體+貝氏體；熱影響區(qū)粗晶區(qū)組織為粗大鐵素體+珠光體，細晶區(qū)為細小鐵素體+珠光體。(4) 焊接接頭硬度分析發(fā)現(xiàn)，焊縫區(qū)的硬度要高于熱影響區(qū)和母材部分，這是由于在重結晶時晶粒粗大造成的；同時焊接接頭的最高硬度為HV231小于HV330，因此本焊接性能良好。參考文獻[1] 張文鉞．焊接冶金學(基本原理) [M]．機械工業(yè)出版社，2002：1518．[2] 周振豐，焊接冶金(金屬焊接性) [M]．機械工業(yè)出版社，2001：1012．[3] 馮興奎．過程設備焊接[M]．化學工業(yè)出版社，2002：2527．[4] 楊春利．電弧焊基礎[M]．哈爾濱工業(yè)大學出版社，2003：183185．[5] 于啟湛．低溫用鋼的焊接[M]．機械工業(yè)出版社，2009：91112，144145，169170．[6] RAJ．Karppi，M Toyoda Mechanical Controlling Factor of Weld Hydrogen Crackin[J]．Transaction Japan Welding Society．1981，12(2)：42．[7] 尹士科．焊接材料實用基礎知識[M]．化學工業(yè)出版社， 2004：8486．[8] 陳金德，邢建東．材料成型技術基礎[M]．機械工業(yè)出版社，2000：204208．[9] Boven P，Knott . 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