SA387Gr—CL1钢材焊接的分析实践

摘要：本文简要的阐述了SA387Gr-CL1耐热钢的可焊性，经过多次焊接试验，对实验数据进行了认真的分析和总结，制定出了合理的焊接规范（电流、电压、焊速）和预热保温措施。

关键词：焊接接头 预热 焊后处理

0 引言

某公司甲醇技改项目加热炉烟风道出口设计参数分别是温度552℃，压力±2.55kPa。主体采用日本一种低合金耐热钢SA387Gr-CL1。该钢种钢板硬度大，我单位历来没有从事过此钢材的施焊，没有相关经验。为保证焊接质量，减少焊接缺陷，提高焊接合格率。需要通过实验摸索出此钢材的焊接性能。

1 实验阶段

1.1 准备

①焊机型号：NBC-450；②焊接材料： 药芯焊丝DW-2CMA φ1.2mm；③结构形式如图1所示：

图1 接头形式

主体材料：SA387Gr22-CL1；厚度：6～25mm。

1.2 主要内容

SA387Gr22-CL1作为主体材料历来没有施焊过，没有成熟的焊接工艺，试验有针对性的选择12mm与25mm钢板角接接头和6mm钢板对接接头，分别做8组试样，按提前拟订好的工艺参数试验，通过对焊接试样的工艺评定，得出最终的焊接工艺。6mm 钢板对接焊接工艺参数见表1。

焊接中产生了裂纹 、气孔、夹渣和未熔合等缺陷，通过做RT探伤和切片金相分析。通过从发生的数量和性质分析，大部分缺陷是冷裂纹，一方面与环境温度（试验地温度-5℃～-16℃）有关，另一方面与钢材的冷却速度过大和金属材料碳含量过大、硫、磷等含量过高有关；少部分的气孔是因气体纯度低及焊道两侧清理不彻底产生的；夹渣和未熔合。少数夹渣和未熔合是焊接工艺参数不合适和局部坡口过小造成的。综合分析，需要确定适当的预热温度和焊后保温温度和保温时间，调整合适的焊接工艺参数。

1.3 焊接参数

经试验得到焊接工艺参数（见表2）。

表2 焊接参数

[焊接

位置

1F

3F][焊材

牌号

DW-2CMA

DW-2CMA][规格

（mm）

1.2

1.2][焊剂或

气体

CO2

CO2][电源

极性

DCSP

DCSP][电流

（A）

120～130

125～135][电压

（V）

30～35

27～33][焊速cm

/min

13～18

15～20]

1.4 预热温度和焊后热处理

耐热钢在低温条件下焊接，防止焊接裂纹最主要方法是通过采取一定的措施使焊后冷却速度降低。根据本次试验的主材和焊接材料，按匹配性选取预热温度150～200℃，焊接热处理温度720±20℃。

实验时先用火焰加热方法对焊缝金属进行预热，温度达到200℃时开始施焊，焊接完成后，再用火焰加热到450℃后，敷上电热丝并用75mm保温棉覆盖（如图2所示）进行保温，保温时间不低于2h。当温度低于0℃时，适当延长保温时间20～30分钟。保温结束后，对钢构件整体进行焊后执业处理，热处理温度为750℃。

[图2 焊后保温结构图][75mm保温棉][电热丝式加热器]

1.5 试验结果

按照实验得到的焊接参数焊接，并热处理后，焊接试件的机械性能对比见表3。

表3 实验后焊接试件机械性能对比

[试件

DW-2CMA

SA387Gr-22CL1

实验值][实验温度

常温

常温

-5][屈服强度

600

585

575][抗拉强度

700

680

658]

2 结论

通过实验，我们总结出了SA387Gr-22CL1钢材的焊接工艺参数，并且掌握了此钢材在焊接中容易产生的缺陷及原因，同时验证了有效的预防措施。在实际工作中，按实验取得的焊接工艺参数进行施工，确保此次甲醇技改项目加热炉烟风道出口工程达到ANSI/AWS D1.1焊接的标准。

参考文献：

[1]张汉谦.钢熔焊接头金属学[M].北京：机械工业出版社，2001.

[2]陈伯蠹.焊接工程缺欠分析及对策[M].北京：机械工业出版社，2006.

[3]JIS Z 3700-2009，焊接后的热处理方法[S].

[4]GB50661-1999，钢结构焊接规范[S].

作者简介：谢蕾（1982-），女，甘肃酒泉人，工程师，2004年毕业于合肥工业大学机械设计制造及其自动化专业，现任中石化中原油建工程有限公司工程师。河南省濮阳市胜利路200号市政工程处。