摘 要：在厚壁壓力油罐的人孔接管鍛件與筒體的組合焊縫焊接修復(fù)時(shí)伺狮，異常產(chǎn)生了焊接裂紋矩粒，且不斷向人孔接管鍛件擴(kuò)展的現(xiàn)象進(jìn)行了分析愕啰，采用電子顯微鏡觀察津霜，進(jìn)行化學(xué)成分分析及力學(xué)性能試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)人孔接管鍛件韌性差温盅、晶粒粗大曹撩，采用正火加回火熱處理工藝重新熱處理人孔接管鍛件，能重新使鍛件性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求改耽，按焊接工藝要求施焊人孔接管鍛件與筒體的組合焊縫牡鸥，一次探傷合格叁巨。
關(guān)鍵詞：壓力容器；筒型鍛件呐籽；裂紋锋勺；正火；焊接

引 言

壓力油罐屬二類壓力容器狡蝶，根據(jù)來(lái)水量不同庶橱，其控制水電站中水輪發(fā)電機(jī)葉片角度，設(shè)計(jì)工作壓力6.3MPa贪惹，水壓試驗(yàn)壓力8.75MPa苏章，設(shè)計(jì)工作溫度50℃，工作介質(zhì)為油奏瞬，焊縫系數(shù)為1枫绅，容積19.78m3，筒體與封頭采用16MnR正火狀態(tài)材料硼端，鋼板逐張進(jìn)行超聲波探傷并淋，質(zhì)量按標(biāo)準(zhǔn)JB4730-94的Ⅲ級(jí)規(guī)定，A珍昨、B類對(duì)接焊縫進(jìn)行100%γ射線探傷县耽，按JB4730-94標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ級(jí)合格，合格后再以每條焊逢長(zhǎng)度的20%進(jìn)行超聲波檢測(cè)惨浩，按JB4730-94標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ級(jí)合格早斯，人孔、法蘭赫窄、接管均采用符合JB4726-2000標(biāo)準(zhǔn)的16MnⅢ級(jí)鍛件（正火）阶桦，D類接頭焊后應(yīng)進(jìn)行100%磁粉探傷，按JB4730-94標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ級(jí)合格臭脯，該設(shè)備全部焊接完畢且無(wú)損檢測(cè)合格后再進(jìn)行整體消應(yīng)力熱處理铜朗。水壓試驗(yàn)時(shí)，在人孔接管鍛件與筒體的組合焊縫處產(chǎn)生了裂紋谒娩，在隨后的裂紋返修時(shí)嗅桑，發(fā)現(xiàn)碳弧氣刨過(guò)程中，裂紋由焊逢斜向鍛件里不斷擴(kuò)展嵌障，鍛件碳弧氣刨吹掉約600mm長(zhǎng)放余、20mm深度后，仍不斷產(chǎn)生裂紋畦盏，有的部位當(dāng)時(shí)未發(fā)現(xiàn)裂紋征炼，但隨后又產(chǎn)生裂紋，只好停止焊逢返修。為分析此種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因谆奥，從返修時(shí)產(chǎn)生裂紋已報(bào)廢的人孔接管鍛件上眼坏，取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析、力學(xué)性能檢驗(yàn)酸些、宏觀微觀金相觀察宰译，從而找出產(chǎn)生問(wèn)題的原因，制定處理措施魄懂。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 試驗(yàn)材料

筒節(jié)材料為16MnR沿侈，板厚50mm；人孔接管為16Mn鍛件（JB4726-2000標(biāo)準(zhǔn)的Ⅲ級(jí)）市栗，其尺寸為φ572/φ450×425 mm肋坚，16MnR筒節(jié)材料標(biāo)稱化學(xué)成分及供應(yīng)商提供的化學(xué)成分、16Mn鍛件的標(biāo)稱及供應(yīng)商提供的化學(xué)成分及實(shí)測(cè)化學(xué)成分見(jiàn)表1肃廓。

表1 筒節(jié)及鍛件的化學(xué)成分（Wt%）

1.2 試驗(yàn)樣品制備及方法

從報(bào)廢的人孔接管鍛件上按切向分別截取拉伸試樣、沖擊試樣诲泌、金相試樣官澳，用機(jī)加工方法按GB/T229標(biāo)準(zhǔn)制成標(biāo)準(zhǔn)的夏比沖擊試樣，分別進(jìn)行室溫予裳、0℃的沖擊試驗(yàn)澈渠，并對(duì)沖擊斷口直接進(jìn)行觀察；拉伸試樣按GB/T6397中的R4號(hào)（d0＝10mm芙继，l0＝50mm）制備坞鲁，拉伸試驗(yàn)按GB/T228標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行；金相試樣制備是在金相砂紙上磨至1800#锻碎，然后用三氧化二鉻水溶液在P-2型拋光機(jī)上拋光萄撇，洗凈后用熱酸浸蝕，使其顯示出樣品的顯微組織竖拢。沖擊斷口和金相試樣的觀察在Quanta 400掃描電鏡（SEM）中進(jìn)行该眨。采用溶解法進(jìn)行化學(xué)成分分析。

2試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1報(bào)廢人孔接管鍛件

2.1.1力學(xué)性能

鍛件的力學(xué)性能列于表2莫切，評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)按《壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鍛件》JB4726-2000[1]兢糯，由表2可見(jiàn)，實(shí)測(cè)的鍛件力學(xué)性能與供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)相差較大贸伐，其強(qiáng)度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)上限勘天，沖擊功遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)要求的最低值，呈現(xiàn)高強(qiáng)捉邢、低朔性脯丝、低韌性。

表2 報(bào)廢鍛件的力學(xué)性能

2.1.2金相組織及裂紋分析

該鍛件經(jīng)碳弧氣刨后歌逢，在碳弧氣刨的凹槽處起源有宏觀可見(jiàn)的裂紋巾钉，裂紋長(zhǎng)約12㎜翘狱，由焊逢斜向鍛件里擴(kuò)展，見(jiàn)圖1a砰苍。在金相顯微鏡下凹槽附近的深灰色區(qū)域潦匈，在掃描電鏡下顯示為白亮區(qū)域，見(jiàn)圖1b赚导，凹槽附近的深灰色區(qū)域組織為馬氏體＋殘余奧氏體茬缩，硬度HV0.1 500,454,438；與深灰色相鄰區(qū)域硬度HV0.1 331,311,323,其組織依次為（圖1C）屈氏體→索氏體→索氏體＋鐵素體→不規(guī)則塊狀鐵素體＋珠光體吼旧，凰锡。遠(yuǎn)離裂紋處的組織為不規(guī)則塊狀鐵素體＋珠光體，見(jiàn)圖1d嘶款。觀察試樣拋光面忿脉，裂紋附近無(wú)脫碳現(xiàn)象，無(wú)嚴(yán)重的夾雜物居删。經(jīng)測(cè)定稻悟，人孔接管鍛件晶粒度為4～5級(jí)，比較粗大榄兑，圖1d也可以證明這一點(diǎn)碉榔。

（a）宏觀金相；（b）裂紋起始部位特征马窘；

（c）遠(yuǎn)離裂紋區(qū)域組織拄央；（d）凹槽處深灰色區(qū)域組織
圖1 人孔接管鍛件裂紋及顯微組織

人孔鍛件沖擊斷口經(jīng)丙酮超聲清洗后，可見(jiàn)斷面呈圖2所示的解理特征寡专。解理單元較大存睬，局部二次裂紋明顯，斷面上未發(fā)現(xiàn)大的夾雜物茧伍、疏松很鸥、氣孔等異常冶金缺陷。

圖2 人孔鍛件沖擊斷口形貌

由于人孔接管鍛件鍛造比較大珍语、壁厚锤岸，必須850℃～1250℃較高的溫度鍛造，在此溫度區(qū)域16Mn晶粒極容易長(zhǎng)大導(dǎo)致過(guò)熱[ 2]板乙，在人孔接管鍛件與筒體的組合焊縫高拘束焊接時(shí)是偷，在返修焊縫裂紋時(shí)，由于滲碳層和殘余奧氏體的存在募逞，成分偏析又較為嚴(yán)重蛋铆，在熱應(yīng)力和較大拘束應(yīng)力的聯(lián)合作用下，誘發(fā)了馬氏體相變[3]，產(chǎn)生了表面裂紋刺啦，由于外購(gòu)的鍛件鍛造后正火未達(dá)到要求留特，使高溫鍛造的過(guò)熱組織未恢復(fù)，鍛件晶粒粗大玛瘸，晶粒粗大是碳弧氣刨過(guò)程中蜕青，裂紋由焊逢斜向鍛件里不斷擴(kuò)展的主要原因，人孔接管鍛件在熱應(yīng)力和較大拘束應(yīng)力的聯(lián)合作用下糊渊，裂紋也就很容易由焊逢斜向鍛件里不斷擴(kuò)展旋钓，從而使得鍛件裂紋不斷擴(kuò)展而難以修復(fù)。

2.2 回用人孔接管鍛件力學(xué)性能及金相組織

利用報(bào)廢的人孔接管鍛件做模擬實(shí)驗(yàn)舆骚，采用重新熱處理的方法使鍛件回用鱼谅。把報(bào)廢的人孔接管鍛件當(dāng)作隨爐熱處理試板，對(duì)不合格的人孔接管鍛件經(jīng)900℃～930℃正火悉歼、600℃～620℃回火熱處理后[4]益若，在隨爐熱處理試板上按切向分別截取拉伸試樣、沖擊試樣洁操、金相試樣晚乙，其力學(xué)性能列于表3，與表2中數(shù)據(jù)相比累冠，16Mn人孔接管鍛件的力學(xué)性能明顯得到改善，完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求拳芹；母材經(jīng)火加回火的金相組織為鐵素體＋珠光體蝇罐，晶粒度為9.5～10.5級(jí)，如圖3所示矢勉，晶粒明顯得到細(xì)化合弥。顯然通過(guò)重新熱處理使高溫鍛造的過(guò)熱組織得到恢復(fù)，改善了金相組織固蛾，細(xì)化了晶粒结执，獲得滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的學(xué)性能指標(biāo)，滿足了使用要求艾凯，人孔接管鍛件經(jīng)正火加回火重新熱處理后可以重新回用献幔。

表3 回用鍛件的力學(xué)性能

圖3 人孔接管鍛件正火后組織 ×100

3 人孔接管鍛件與筒節(jié)焊接

將人孔接管鍛件經(jīng)正火加回火重新熱處理后，再與筒體焊接趾诗，由于人孔接管鍛件與筒體的焊接采用兩端均伸出的嵌入式T型全溶透焊接接頭蜡感，結(jié)構(gòu)剛性較大，焊接拘束應(yīng)力較大[ 5]恃泪，必須焊前預(yù)熱100℃～150℃郑兴，層間溫度不低于150℃，內(nèi)壁焊接完后，進(jìn)行中間消氫處理情连，以彌補(bǔ)層間溫度不足叽粹，外壁焊接完后，再進(jìn)行最后消氫處理却舀，如上焊接的人孔接管鍛件與筒體的組合焊縫盼饼， 24小時(shí)后按JB4730-94超聲波探傷Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，一次合格勒蜀。

圖4 人孔接管鍛件與筒節(jié)焊接

4 結(jié) 論

1）由于筒型人孔接管鍛件鍛造后未嚴(yán)格按要求正火津咒，使得人孔接管鍛件過(guò)熱組織未恢復(fù)，晶粒粗大雁碘，導(dǎo)致人孔接管鍛件與筒體的組合焊縫在厚板高拘束下焊接時(shí)產(chǎn)生裂紋哩拔。

2）將鍛件采用正火加回火工藝重新熱處理，完全能改善其金相組織啥拘，細(xì)化晶粒影焙，獲得標(biāo)準(zhǔn)要求的力學(xué)性能指標(biāo)，也滿足了使用要求血肯。

3）重新熱處理后的人孔接管鍛件與筒體的組合焊縫襟笋，采用焊前預(yù)熱焊后消氫處理的焊接工藝措施，在厚板高拘束焊接下無(wú)裂紋產(chǎn)生途居，焊縫探傷一次性合格抵肌。

參考文獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介：吳佑明叉存，男码俩，1966年出生，碩士歼捏，高級(jí)工程師握玛。主要從事焊接工藝研究。發(fā)表論文20多篇甫菠，獲省部級(jí)獎(jiǎng)1項(xiàng)挠铲，專利2項(xiàng)冕屯。

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