【正文】 B/《焊接熱影響區(qū)最高硬度試驗(yàn)方法》的規(guī)定進(jìn)行。所以，必須嚴(yán)格控制焊條中 S、 P 等雜質(zhì)的含量，焊接前認(rèn)真清除母材表面的油、水、氧化皮等污染物。 表 化學(xué)成分 C S Mn Si P Cr Ni 質(zhì)量分?jǐn)?shù) /% ≤ ≤ ~ ≤ ≤ ~ ~ 表 A107焊條力學(xué)性能 抗拉強(qiáng)度 σb,% 伸長(zhǎng)率 δ,% ≥550 ≥ 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)論文 9 使用鎳基焊接材料時(shí)應(yīng)當(dāng)注意幾點(diǎn)問(wèn)題： 1）鎳基合金焊接材料的導(dǎo)熱性較差，焊接時(shí)容易過(guò)熱導(dǎo)致晶粒長(zhǎng)大，所以要用小的焊接熱輸入，焊接時(shí)不需要預(yù)熱，焊條不能擺動(dòng)過(guò)大，收弧時(shí)應(yīng)該注意填滿弧坑，讓層間溫度保持在很低的狀態(tài)下，一般控制在 150℃以下左右； 2）鎳基焊接材料比 0Cr18Ni9 鋼的熔點(diǎn)要低上 100℃左右 ，在焊接過(guò)程中如果熱輸入小的情況下，就會(huì)會(huì)形成熔合不良的缺陷。 本文焊接試驗(yàn)中所選用的焊接材料選用的不銹鋼焊條型號(hào)為 E30815，牌號(hào)為A107(規(guī)格為 ）。 3） 在低溫壓力容器的實(shí)際工程中， 0Cr18Ni9 鋼一般在 162℃以下的低溫環(huán)境下，其焊縫的低溫韌性是要考慮的最關(guān)鍵因素。焊接材料中的含 Ni 量高，加上奧氏體焊縫結(jié)晶的特點(diǎn)，焊接過(guò)程中就會(huì)增加熱裂敏感性，會(huì)出現(xiàn)弧坑裂紋。 3）含 Ni 量在 40％的 Ni 基和含 Ni 量在 60％以上的 Ni 基焊接材料韌性都很好，線膨脹系數(shù)與 0Cr18Ni9 鋼相似。 2）含 Ni 量在 13％ 16％的奧氏體不銹鋼，這種焊接材料的強(qiáng)度高，低溫韌性較差、線膨脹系數(shù)也比母材大很多，易在熔合區(qū)出現(xiàn)脆性組織。目前，用于 0Cr18Ni9鋼的焊接材料都為含 Ni 焊材，根據(jù)含 Ni 量分類，可分為： 1） 含 Ni 量在 11％的奧氏體型 焊接材料 含量在 11%的奧氏體型焊接材料的含 Ni 量少、成本比較低，但是不適于用于焊接工作中大多要求的低溫壓力容器制造。同時(shí)焊接接頭在冷卻后焊接應(yīng)力也會(huì)大幅度增加，還有可能會(huì)出現(xiàn)焊接裂紋的缺陷，焊接接頭的韌性大幅度降低。 0Cr18Ni9 鋼的工作溫度可以 達(dá)到 196℃的超低溫環(huán)境，因此使用的焊接材料要保證焊接質(zhì)量，也必須要保證焊縫在低溫韌性的問(wèn)題。但是鎢極氬弧焊可以有效提高焊縫的質(zhì)量，有效降低焊縫中的雜質(zhì)含量。 鎢極氬弧焊可以得到窄坡口的高質(zhì)量的焊接接頭，令人滿意的焊縫形狀。非常適合焊接低溫壓力容器中的橫焊和平焊位置的焊縫。但在 0Cr18Ni9 鋼低溫壓力容器制造及修復(fù)中是不可缺失的一種有效的焊接方法。目前，在低溫壓力容器的建造中，主要使用的是埋弧焊自動(dòng)焊和手工焊條電弧焊。 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)論文 7 試驗(yàn)材料的金相組織 0Cr18Ni9 鋼的金相組織如圖 所示，為單相奧氏體。錳元素同 鎳元素一樣，能使 0Cr18Ni9 鋼的相變溫度降低，容易得到細(xì)而富有韌性的鐵素體相。鋼中降低含碳量，可以得到很低的脆性轉(zhuǎn)變溫度。所以應(yīng)該要嚴(yán)格控制 S、 P 等有害元素的含量，最大限度地降低鋼中的有害雜質(zhì)元素。 0Cr18Ni9 鋼的低溫韌性也會(huì)受到其它化學(xué)元素的影響。大大提高了鐵素體的韌性，有利于起到抗裂和阻止裂紋擴(kuò)展的作用。 表 0Cr18Ni9不銹鋼的化學(xué)成分 C,% Si,% Mn,% S,% Ni,% Cr,% N,% ~ ~ 表 0Cr18Ni9不銹鋼的力學(xué)性能 σ b,Mpa σ ,Mpa δ , % ψ , % 硬度， HBW ≥205 ≥520 ≥40 ≥60 ≤187 0Cr18Ni9 鋼中 Ni 和 Cr 是主要的元素。主要分析了 0Cr18Ni9 鋼的化學(xué)成分、金相組織以及焊接接頭的低溫韌性性能等方面對(duì) 0Cr18Ni9 鋼進(jìn)行了探討。 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)論文 6 第 2 章 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法 試驗(yàn)材料 本實(shí)驗(yàn)所用的鋼為 0Cr18Ni9 鋼。對(duì) 0Cr18Ni9 鋼應(yīng)用于實(shí)際應(yīng)用，具有指導(dǎo)意義。本課題旨在對(duì)美國(guó)、歐洲、日本等已成熟的 0Cr18Ni9 鋼焊接技術(shù)分析研究的基礎(chǔ)上，參考國(guó)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)雙面 V 形坡口、 K 形坡口和試板焊接對(duì) 0Cr18Ni9 鋼的焊接工藝進(jìn)行研究。 本文主要研究目的及內(nèi)容 通過(guò)對(duì) 0Cr18Ni9 鋼的試驗(yàn)研究，了解工藝參數(shù)及焊接條件對(duì) 0Cr18Ni9 鋼焊接接頭的低溫韌性的影響。尤其在使用低鎳焊條焊接時(shí)，熔合線就會(huì)出現(xiàn)硬度較高的馬氏體帶，它對(duì)氫脆非常敏感。 2）焊接冷裂紋 0Cr18Ni9 鋼抗焊接冷裂性能很好，正常條件下焊接時(shí)一般不會(huì)產(chǎn)生焊接冷裂紋。所以要用砂輪對(duì)他的弧坑進(jìn)行打磨，將弧坑的大部分裂紋磨除后在繼續(xù)施焊。 0Cr18Ni9 鋼通常常采用 Ni 含量高的鎳基焊材，焊縫組織為全奧氏體組織，而且具有有一定的熱裂紋傾向。 0Cr18Ni9 鋼焊接中存在的問(wèn)題 1）焊接熱裂紋 熱裂紋主要是由低熔點(diǎn)化合物所引起的。 2） %Ni 鋼：它是這種鋼中含碳量低、低溫韌性高、磷硫等有害雜質(zhì)少的基礎(chǔ)上，降低了 Ni 含量，增加了 Mn 含量和 Cr、 Mo 元素，有效防止了回火脆化，其性能與 9%Ni 鋼相似，更為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)論文 4 圖 鎳元素對(duì)鋼材低溫韌性的影響 隨著生產(chǎn)廠家對(duì)低溫鋼板力學(xué)性能的不斷深入研究，用于低溫、超低溫的含鎳鋼板的種類不斷的增加，形成了一系列的鎳系低溫鋼家族，其中包括以下幾種： 1）低鎳鋼：這種鋼主要包括 %Ni 鋼、 %Ni 鋼、 %Ni 鋼和 %N 鋼這幾種，使用溫度常在 50～ 100℃左右，這種鋼主要用于低溫壓力容器的制造。目前常用的低溫壓力容器鋼材料的所有元素鎳和鉻元素 ,鎳元素的影響低溫鋼板的低溫韌性。鋼中 合金元素的固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、正火和回火后鋼可以增強(qiáng)組織 ,并極大地提高鋼的低溫韌性 ,延長(zhǎng)材料的使用壽命。根據(jù)不同的合金元素內(nèi)容和組織的不同可分為鋼、低合金鐵素體低碳合金馬氏體鋼和高合金奧氏體鋼?？梢愿鶕?jù)不同的環(huán)境溫度、不同合金含量、組織以及合金系統(tǒng)中的鎳、鉻元素含量把低溫壓力容器用鋼鋼進(jìn)行細(xì)化分類。鋁合金一 般使用在低溫液體的運(yùn)輸容器、儲(chǔ)存和生產(chǎn)、宇宙飛船、火箭結(jié)構(gòu)中液體燃料和氧化劑的油箱材料。因此對(duì) 0Cr18Ni9 鋼的焊接工藝的研究就顯得非常重要了，所以應(yīng)該盡快研究出關(guān)于 0Cr18Ni9 鋼一整套的焊接工藝的規(guī)范，為 0Cr18Ni9 鋼的順利投入到低溫壓力容器的制造中提供一定的試驗(yàn)及理論依據(jù)。隨著我國(guó)對(duì) 0Cr18Ni9鋼的需求的飛 快增長(zhǎng)，我國(guó)鋼鐵企業(yè)正在積極研發(fā) 0Cr18Ni9 鋼的生產(chǎn)，已經(jīng)已掌握了 0Cr18Ni9 鋼的冶煉方法。 0Cr18Ni9 鋼在全國(guó)低溫壓力容器始建于 1999 年， 0Cr18Ni9 鋼低溫壓力容器都是進(jìn)口的， 從工藝細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)到制造，全部都由承包方承擔(dān)。 1981 年已經(jīng)從法國(guó)引沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)論文 3 入 7 臺(tái)同樣的的設(shè)備。其中， 0Cr18Ni9 鋼產(chǎn)量 10000m179。后來(lái) 0Cr18Ni9 不銹鋼不斷發(fā)展起來(lái)，它具有良好的低溫韌性，而且價(jià)格相對(duì)便宜。然而，由于缺乏成熟的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，因此，決定暫停引進(jìn)的 0Cr18Ni9 鋼乙烯球罐施工。當(dāng)時(shí)，它尚未建立， 0Cr18Ni9 鋼國(guó)內(nèi)相關(guān)研究 0Cr18Ni9 鋼的焊接技術(shù)項(xiàng)目得到了全面的了解。從 20 世紀(jì) 40年代到現(xiàn)在，一直存在到國(guó)外鋼材的 0Cr18Ni9 不銹鋼的 0Cr18Ni9 研究和開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品不斷更新和發(fā)展不會(huì)中斷，理論研究和工程開(kāi)發(fā)的 0Cr18Ni9 不銹鋼一直處于非?；钴S的狀態(tài)。到 1982 年， 0Cr18Ni9 鋼已成為主要的低溫壓力容器所用材料。美國(guó)已經(jīng)在 196℃對(duì)其進(jìn)行了研究低溫條件，并用于低溫壓力容器，目前在國(guó)外使用該鋼鐵制造液態(tài)氧，氨和液化天然氣儲(chǔ)罐儲(chǔ)存，大多塑造雙圓柱型壓坦克。 0Cr18Ni9 鋼由于具有良好的低溫韌性和能力抗脆性斷裂發(fā)生，如液化天然氣或液態(tài)氮已被廣泛應(yīng)用于各種世界各國(guó)用低溫鋼。 1962 年ASTM 標(biāo)準(zhǔn)確定，不超過(guò) 38 毫米的 0Cr18Ni9 鋼的厚度可以不進(jìn)行加熱處理，以減輕焊接殘余應(yīng)力，在 1963 年和擴(kuò)大至 50mm。 1960 年，美國(guó)CBI， INCO 和美國(guó)鋼鐵 公司在合作研究 0Cr18Ni9 鋼的焊接性能，結(jié)果表明 0Cr18Ni9不銹鋼焊接接頭性能良好，以滿足低溫壓力容器的安全操作的要求。一般在生產(chǎn)低溫壓力容采用自動(dòng)埋弧焊、電渣焊、鎢極氬弧焊和手工電弧焊。壓力容器作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中的重要的特種設(shè)備，可分為石油化工容器、核 反應(yīng)堆壓力容器和核電站鍋爐三大類。 低溫壓力容器（如圖 所示）是承受內(nèi)外壓力的設(shè)備，具有多種結(jié)構(gòu)形式，基本組成由外套、封頭、內(nèi)膽、接管、支座、等構(gòu)成，這些部件均需要通過(guò)焊接組裝成為一個(gè)整體。一般 壓力低溫容器 常用的鐵素體 鋼在溫度降低到某一溫度時(shí) ,鋼的 韌性將急劇下降，而顯得很脆 ,通常稱這一溫度為脆性轉(zhuǎn)變溫度。 K groove。 關(guān)鍵詞 ： 低溫壓力容器； 0Cr18Ni9 鋼； K 形坡口；雙面 V 形坡口 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)論文 II Abstract Most low temperature pressure vessel under high pressure in low temperature operation, must carry the higher load. Therefore, the requirements of the pressure vessel welding seam and heat affected zone must have high strength, sufficient impact toughness, and ensure that welded joint has no defects such