焊接工艺评定任务书.docx

1、焊接工艺评定任务书316LN焊接工艺试验报告编制：校对：审核：芜湖造船厂二二年九月前言根据中科院HT-7U焊接工程需要，对材料316LN进行了一系列焊接工艺评定试验。由于线圈盒是在超低温下运行，材料的选用和试验没有专用的标准指导和经验可循，试验内容和项目均与中科院商定后进行。分别进行了如下试验：一 CO2药芯焊丝气保焊堆焊试验 试验目的：评价N、C等元素的符合性由于焊接中CO2气体保护焊具有较大的优势，所以优先选用该种焊接方法。为了满足低温下性能的要求，我们对广泰焊接材料有限公司生产的AS-316LN和天泰焊接材料有限公司生产的TFW-316LN药芯焊丝（直径为1.2）在母材为316LN超低碳

2、不锈钢板上进行堆焊试验，检测到的焊缝金属化学成分如下表：焊 缝 金 属 化 学 成 分 表一施焊焊材CMnSiPSNiCrMoN要求0.032.01.00.0460.01511.014.016.518.52.503.060.120.22AS316LNG0.0211.20.250.0300.00413.021.02.50.074TWE-316LM2T0.0222.80.180.0270.00814.117.22.50.12由上可以看出，焊丝AS-316LN主要指标N含量很低，不能满足要求，而TFW-316LN含Mn偏高，可以进入下一步试验。二CO2药芯焊丝焊接试验试验目的：评价拍片性能和磁导率对

3、焊接材料的焊接工艺性能及磁导率是否满足要求，有必要在订货前对焊缝金属及周边区域磁导率进行测试，在当时316LN材料相当紧张的情况下，我们采用焊丝TFW-316LM2焊接316LN，试板规格为2080390一付，经X光射线探伤，为级片，磁导率测试结果为1.01。三 CO2药芯焊丝气体保护焊焊接工艺试验 试验目的：评价各项焊接性能 3.1焊接工艺规程 母材的钢种和厚度 钢种: 超低碳奥氏体不锈钢 牌号: 316LN 厚度: 33mm 焊接材料 表二焊接材料牌 号规 格制 造 厂焊 丝TFW-316LM20.9天泰焊材工业股份有限公司1.2气 体CO299.9 焊接设备 表三设 备 名 称型 号特

4、性制 造 厂气体保护焊机Pana KR350平特性松下电器XC500日本大坂 .焊接接头 接 头 形 式: 对 接 坡 口 型 式: X型 . 坡口加工方法: 机械加工 背 面 清 根: 刨削 . 试 板 尺 寸:33160510 焊 接 位 置: 平 . 试板长度方向应与钢板的轧制方向一致。 接 头 图： 焊前对坡口区域进行了除油、水处理。 .各种焊接的规范参数如下： 表四编号焊接方法焊缝层次焊接程序电源极性焊接位置焊丝直径(mm)焊道电弧电压(V)焊接电流(A)焊接速度(mm/min)气体流量(L/min)1半自动CO2气体保护焊多层单道焊直流反极性平正面1.21-83133180-210

5、16021020反面1.2152多层多道焊正面0.9113143032130-16030036020018反面0.91212300300360 3.2 试验项目由于线圈盒是在超低温下状态运行，试验按照JB4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定要求进行了常态下试验和检测，但部分常温状态下试验根据实际情况采取减量测试，超低温性能由中科院进行测试。 3.2.1试验与检查项目(每付试板) 表五试验与检查种类试验温度数 量备 注外 观 检 查全长射 线 探 伤全长横向拉力试验常温2弯曲试验侧 弯常温4 冲击试验焊缝区常温3热影响区常温3横向拉伸试验4K(-269)3磁导率1.01.化学成分测定C、M

6、n、Si、P、S、Ni、Cr、Mo、N 注：半自动CO2气体保护焊中对多层多道焊各项性能指标预先测试，多层单道焊暂缓执行。由于在后面的测试结果多层多道焊性能指标未能通过，因此多层单道焊机械性能测试也就没有继续进行。由于受我厂目前探伤设备所限，试板焊后再加工成23mm板厚。3.2.2试样取样上述取样图为示意图，仅供参考。3.2.3试样尺寸 a. 横向拉力试样6.3 hk焊缝最大宽度 mm; S 试样厚度 mm S=23mm;W试样受拉平行侧面宽度，大于或等于25mm;h -夹持部分长度，根据试验机夹具而定，mm。注：超低温纵向位伸和横向位伸试样与上类似，S=1.53mm,W=15mm b. 侧弯

7、试样 B-试样宽度（试件厚度方向） mm，23mm c. 冲击试样 3.3 试验检查结果 各试验项目结果具体见下表六、表七。 表六检 查 项 目检 查 结 果外 观 检 查焊缝表面成形均匀，平滑地向母材过渡，无裂、焊瘤和咬边等有害缺陷。（焊缝未加工前检查） 射线探伤按GB3323-87标准执行，均为级合格片。多层单道焊试板编号01-1、01-2；多层多道焊试板编号02-1、02-2。横向拉力试验（常温）抗拉强度(N/mm2)635；635。弯曲试验(常温）d =40;=180侧弯断裂。冲击试验(常温)Akv (J)焊缝中心46热影响区270；285。横向拉伸试验（超低温）抗拉强度b(Mpa)1

8、117;1119;1142.屈服强度0.2(Mpa)858;832;873.延伸率(%)8.5;7.8;11.0.磁导率1.01。 焊 缝 金 属 化 学 成 分 表七施焊焊材CMnSiPSNiCrMoN要求0.032.01.00.0460.01511.014.016.518.52.503.060.120.22TFW316LM2G0.033.660.270.0220.00913.417.492.80.0865四 TS316LN焊条手工电弧焊焊接工艺试验 试验目的：评价各项焊接性能 4.1焊接工艺规程 母材的钢种和厚度 钢种: 超低碳奥氏体不锈钢 牌号: 316LN 厚度: 23mm 焊接材料

9、表八焊接材料牌 号规 格制 造 厂焊 条TS-316MN3.2天泰焊材工业股份有限公司 焊接设备 表九设 备 名 称型 号特 性制 造 厂直流电焊机AX-320-1陡降外特性上海电焊机厂 .焊接接头 接 头 形 式: 对 接 坡 口 型 式: X型 . 坡口加工方法: 机械加工 背 面 清 根: 刨削 . 试 板 尺 寸:23150350 焊 接 位 置: 平 . 试板长度方向应与钢板的轧制方向一致。 接 头 图： 焊前对坡口区域进行了除油、水处理。 .焊接规范参数如下： 表十编号焊接方法焊缝层次焊接程序电源极性焊接位置焊丝直径(mm)焊道电弧电压(V)焊接电流(A)焊接速度(mm/min)1

10、手工电弧焊多层多道焊直流反极性平正面3.21-822-24120-130150200反面3.21152224120-130200-300 4.2 试验项目由于试板较短，试样取样按3.2中说明对常温下试验项目有所减少，其它试验要求及试样加工尺寸均同3.2中各条款。试 验 与 检 查 项 目 表十一试验与检查种类试验温度数 量备 注外 观 检 查全长射 线 探 伤全长横向拉力试验常温2弯曲试验侧 弯常温2 冲击试验焊缝区常温3横向拉伸试验4K(-269)3化学成分测定C、Mn、Si、P、S、Ni、Cr、Mo、N磁导率1.01.4.3 试验检查结果 焊 缝 金 属 化 学 成 分 表十二施焊焊材CM

11、nSiPSNiCrMoN要求0.032.01.00.0460.01511.014.016.518.52.503.060.120.22TS316LN第一次0.055.950.700.0110.00515.117.42.170.0500改进后0.031.760.320.0220.00913.617.672.80.1248表十三检 查 项 目检 查 结 果外 观 检 查焊缝表面成形均匀，平滑地向母材过渡，无裂、焊瘤和咬边等有害缺陷。 射线探伤按GB3323-87标准执行，均为级合格片。试板编号为03。横向拉力试验（常温）抗拉强度(N/mm2)545；590。弯曲试验(常温）d =40;=180侧弯断

12、裂。冲击试验(常温)Akv (J)焊缝中心38;43;43横向拉伸试验（超低温）抗拉强度b(Mpa)1028;1093;1048.屈服强度0.2(Mpa)897;807;863.延伸率(%)5.4;16.4;5.35.磁导率1.01。 五 CO2药芯焊丝气体保护多层多道焊焊接工艺试验 由于02号板施焊有一定的焊接缺陷及试样加工尺寸出错，因此重新烧焊04号板以评价拍片及焊接性能。 5.1焊接工艺规程 母材的钢种和厚度 钢种: 超低碳奥氏体不锈钢 牌号: 316LN 厚度: 23mm 焊接材料 表十四焊接材料牌 号规 格制 造 厂焊 丝TFW-316LM20.9天泰焊材工业股份有限公司气 体CO2

13、99.9 焊接设备 表十五设 备 名 称型 号特 性制 造 厂气体保护焊机Pana KR350平特性松下电器 .焊接接头 接 头 形 式: 对 接 坡 口 型 式: X型 . 坡口加工方法: 机械加工 背 面 清 根: 刨削 . 试 板 尺 寸:23150350 焊 接 位 置: 平 . 试板长度方向应与钢板的轧制方向一致。 接 头 图： 焊前对坡口区域进行了除油、水处理。 .各种焊接的规范参数如下： 表十六编号焊接方法焊缝层次焊接程序电源极性焊接位置焊丝直径(mm)焊道电弧电压(V)焊接电流(A)焊接速度(mm/min)气体流量(L/min)1半自动CO2气体保护焊多层多道焊直流反极性平正面

14、0.9193032130-15018021018反面0.9173032140-160160-200试验项目、试样取样、尺寸、试验结果见3.2、3.3。X光射线探伤，按GB3323评定，为级片，试板编号为04.六 CO2药芯焊丝气体保护焊角接焊焊接工艺试验试验目的：熟悉及检测着色检验，及判定着色检验效果的可靠性 6.1焊接工艺规程 母材的钢种和厚度 钢种: 超低碳奥氏体不锈钢 牌号: 316LN 厚度: 23mm 焊接材料 表十七焊接材料牌 号规 格制 造 厂焊 丝TFW-316LM20.9天泰焊材工业股份有限公司气 体CO299.9 焊接设备 表十八设 备 名 称型 号特 性制 造 厂气体保护

15、焊机Pana KR350平特性松下电器 .焊接接头 接 头 形 式: 角 接 坡口加工方法: 机械加工 . 背 面 清 根: 刨削 焊 接 位 置: 平角接 . 试 板 尺 寸:23115220(面板)、23115220(腹板) 接头图： 焊前除去焊缝区域油、水等污物。 .焊接规范参数如下： 表十九编号焊接方法焊缝层次焊接程序电源极性焊接位置焊丝直径(mm)焊道电弧电压(V)焊接电流(A)焊接速度(mm/min)气体流量(L/min)1半自动CO2气体保护焊多层多道焊直流反极性平角正面0.9142527130-15018021015-18反面0.915 注：试验每烧焊一层着色检验一次。6.2

16、试验项目试验刨去面板至与腹板焊缝位置进行X光射线照相，按GB3323评定为1级片，说明着色检验效果与X光射线探伤检验的一致性。磁导率1.01.七 SANDVIK公司焊条对接焊试验试验目的：评价各项焊接性能 7.1 焊接工艺规程 母材的钢种和厚度 钢种: 超低碳奥氏体不锈钢 牌号: 316LN 厚度: 23mm 焊接材料 表二十焊接材料牌 号规 格制 造 厂焊 条25.22.2LMnB3.2SANDVIK公司 焊接设备 表二十一设 备 名 称型 号特 性制 造 厂直流电焊机AX-320-1陡降外特性上海电焊机厂 .焊接接头 接 头 形 式: 对 接 坡 口 型 式: X型 . 坡口加工方法: 机

17、械加工 背 面 清 根: 刨削 . 试 板 尺 寸:23150350 焊 接 位 置: 平 . 试板长度方向应与钢板的轧制方向一致。 接 头 图： 焊前对坡口区域进行了除油、水处理。 .焊接规范参数如下： 表二十二编号焊接方法焊缝层次焊接程序电源极性焊接位置焊丝直径(mm)焊道电弧电压(V)焊接电流(A)焊接速度(mm/min)1手工电弧焊多层多道焊直流反极性平正面3.21-922-24100-120160220反面3.2192224100-120200-240 7.2 试验项目由于焊条较少，焊接试板较短，试样取样按3.2中说明对常温下试验项目有所减少，其它试验要求及试样加工尺寸均同3.2中各

18、条款。试 验 与 检 查 项 目 表二十三试验与检查种类试验温度数 量备 注外 观 检 查全长射 线 探 伤全长横向拉伸试验常温0弯曲试验侧 弯常温1 冲击试验焊缝区常温0横向拉伸试验4K(-269)3纵向拉伸试验1化学成分测定C、Mn、Si、P、S、Ni、Cr、Mo、N磁导率1.01.7.3 试验检查结果 表二十四检 查 项 目检 查 结 果外 观 检 查焊缝表面成形均匀，平滑地向母材过渡，无裂、焊瘤和咬边等有害缺陷。 射线探伤按GB3323-87标准执行，均为级合格片。试板编号为06。横向拉力试验（常温）抗拉强度(N/mm2)-弯曲试验(常温）d =40;=180侧弯完好。冲击试验(常温)

19、Akv (J)焊缝中心-横向拉伸试验（超低温）抗拉强度b(Mpa)1172;1211;1199.屈服强度0.2(Mpa)860;-;944.延伸率(%)18.3;-;21.0.横向拉伸试验（超低温）抗拉强度b(Mpa)1453;1370屈服强度0.2(Mpa)985;816延伸率(%)30.4;35.7磁导率1.01。焊 缝 金 属 化 学 成 分 表二十五施焊焊材CMnSiPSNiCrMoN要求0.032.01.00.0460.01511.014.016.518.52.503.060.120.2225.22.2LMnB0.033.50.380.0150.00823.524.32.70.16工

20、艺性能：引弧性好，脱渣性较差，应属于碱性药皮,来样焊条有一定程度偏心。八 ESAB公司焊条对接焊试验 8.1 焊接工艺规程 母材的钢种和厚度 钢种: 超低碳奥氏体不锈钢 牌号: 316LN 厚度: 23mm 焊接材料 表二十六焊接材料牌 号规 格制 造 厂焊 条OK64.633.2ESAB公司 焊接设备 表二十七设 备 名 称型 号特 性制 造 厂直流电焊机AX-320-1陡降外特性上海电焊机厂 .焊接接头 接 头 形 式: 对 接 坡 口 型 式: X型 . 坡口加工方法: 机械加工 背 面 清 根: 刨削 . 试 板 尺 寸:23150350 焊 接 位 置: 平 . 试板长度方向应与钢板

21、的轧制方向一致。 接 头 图： 焊前对坡口区域进行了除油、水处理。 .焊接规范参数如下： 表二十八编号焊接方法焊缝层次焊接程序电源极性焊接位置焊丝直径(mm)焊道电弧电压(V)焊接电流(A)焊接速度(mm/min)1手工电弧焊多层多道焊直流反极性平正面3.21-822-24100-120160190反面3.21122224100-120200-250 8.2 试验项目由于焊接试板较短，试样取样按3.2中说明对常温下试验项目有所减少，其它试验要求及试样加工尺寸均同3.2中各条款。试 验 与 检 查 项 目 表二十九试验与检查种类试验温度数 量备 注外 观 检 查全长射 线 探 伤全长横向拉伸试验

22、常温0弯曲试验侧 弯常温1 冲击试验焊缝区常温0横向拉伸试验4K(-269)3纵向拉伸试验1化学成分测定C、Mn、Si、P、S、Ni、Cr、Mo、N磁导率1.01.8.3 试验检查结果 表三十检 查 项 目检 查 结 果外 观 检 查焊缝表面成形均匀，平滑地向母材过渡，无裂、焊瘤和咬边等有害缺陷。 射线探伤按GB3323-87标准执行，均为级合格片。试板编号为08。横向拉力试验（常温）抗拉强度(N/mm2)-弯曲试验(常温）d =40;=180侧弯完好。冲击试验(常温)Akv (J)焊缝中心-横向拉伸试验（超低温）抗拉强度b(Mpa)1189;1225;1251.屈服强度0.2(Mpa)-延伸

23、率(%)13.9;25.7;26.5.横向拉伸试验（超低温）抗拉强度b(Mpa)1197屈服强度0.2(Mpa)-延伸率(%)27.5磁导率1.01。焊 缝 金 属 化 学 成 分 表三十一施焊焊材CMnSiPSNiCrMoN要求0.032.01.00.0460.01511.014.016.518.52.503.060.120.22OK64.630.0352.600.500.0190.01015.818.02.920.14工艺性能：引弧性好，脱渣性较好，熔池流动性较好，应属于弱碱性药皮。九 SANDVIK和ESAB公司焊条立对接试验焊接基本规程同上。第一次试验焊缝拍片均不满足要求，据实际情况分析，对焊条的立对接还需通过试验进一步掌握其特性。第二次试烧立焊缝，由于SANDVIK公司焊条不够，仅施焊了公司生产的焊条，拍片结果一张为级片，一张有部分夹渣，评定为级片。常温下试验正在进行中，结果附后。十 结论 由上述试验结果可以看出，焊丝TWE-316LM2和焊条TS-316LN施焊由于常温下弯曲指标不合格。焊条25.22.2LMnB和焊条OK64.63施焊指标与要求比较接近，可以考虑采用。