论文部分内容阅读
压力容器焊后热处理在压力容器制造过程中发挥着重要的作用,焊后热处理不仅消除焊后残余应力,而且还可以恢复材料优良的组织和机械性能。为使16MnR钢板拼焊后通过热压法制作封头的过程中,焊接接头获得正火组织,本文针对压力容器用30mm厚16MnR钢板对接焊接接头进行了一系列温度下(温度范围890℃~1050℃)的正火热处理;同时基于sysweld软件基础上进行了焊接热源的校核,验证了焊接参数,以保证试件在焊接过程中变形量最小。进一步针对热处理试样开展了拉伸、冲击及硬度等力学性能测试和焊接接头微观组织检测;研究结果表明:(1)焊接参数的选择:16MnR试件尺寸为30×150×500(mm),采用埋弧焊工艺,坡口形式为60°X型坡口对接,为了获得更大的熔深,电源极性为直流反接,焊接电流I=580~600(A),焊接电压U=35~36(V),焊接速度V=40~42(cm/min),线能量E≤32.4(KJ/cm),根据以上参数实施焊接。(2)Sysweld的热源校核过程中,对于30mm厚的板,单层熔深设定为7mm,焊速V=7mm/s,热源模型较为准确。热影响区的温度为800℃,在X型接头表面处,应力与距离焊缝距离呈反比,并在很长一段距离都是拉伸状态。(3)焊接工艺评定:在试样焊接完毕后对焊接接头进行了拉伸、冲击、弯曲等力学性能及硬度测试,实验中,16MnR埋弧焊焊接接头拉伸实验断裂位置均为母材断裂,抗拉强度达到了610MPa,弯曲实验无裂纹,焊接接头质量良好,焊接工艺评定符合要求。(4)焊接试样热处理:根据16MnR含碳量在铁碳相图中的位置,热处理实验温度设定为890℃~1050℃,由试样焊后焊缝处的厚度,计算得保温为1h。(5)16MnR埋弧焊焊后没有经过热处理和16MnR不同温度正火热处理后的微观组织研究:16MnR埋弧焊焊后没有经过热处理的,在热影响区内分布有针状和块状铁素体;晶内分布有粗大的魏氏组织;16MnR埋弧焊焊后经不同温度正火热处理后,焊接接头各区域晶粒尺寸有了明显的缩小,随着正火温度的提高,针状铁素逐渐增多。(6)16MnR埋弧焊焊接试样热处理后力学性能检测:抗拉强度总体随正火温度的提高,在980℃达到最大545MPa,断面收缩率也达到了66.5%,正火温度为980℃时,断口呈密度较大的韧窝形态;随着正火温度增加,试样冲击韧性呈下降趋势;随着正火温度增加,焊接接头各区域硬度呈上升趋势。总之,16MnR埋弧焊焊接接头的综合力学性能在正火温度980℃时达到最佳,抗拉强度达到最大值545MPa,同时断面收缩率达到了66.5%,塑性和韧性得到较好的匹配,焊缝、母材及热影响区的组织重新回到正火状态,保证了焊接接头的安全性。