BHW35厚壁热成形封头焊缝性能的恢复

2013-08-08岳晓露雷玉川河南神州重型封头有限公司

锻造与冲压 2013年22期

文/岳晓露，雷玉川・河南神州重型封头有限公司

BHW35厚壁热成形封头焊缝性能的恢复

文/岳晓露，雷玉川・河南神州重型封头有限公司

随着装备制造业的发展，大型厚壁封头多采用先拼接后热压成形，焊缝在成形过程中经过高于上转变温度进行加热，强度就出现了下降。解决措施是通过调整热处理工艺来达到焊缝的性能要求，同时在焊材选择上应该考虑产品热处理对焊缝力学性能的影响。

2012年河南神州重型封头有限公司（以下简称神州封头）承接一批SR2050mm×58mm材质BHW35球形封头制作任务，数量4件。由客户焊接后运到神州封头进行压制。整体热压成形后，按用户提供热处理工艺进行性能恢复热处理，随后对随炉焊接试板进行力学性能检测。力学性能试验结果显示抗拉强度不合格。

材料简介

球形封头使用的是德国BHW35钢，相当于国产13MnNiMoR，中低温压力容器用钢板，广泛应用于石油、化工、电站、锅炉等行业，用于制作反应器、换热器、分离器、球罐、油气罐、液化气罐、核能反应堆压力壳、锅炉汽包、液化石油气瓶、水电站高压水管、水轮涡壳等设备及构件。一般在正火加高温回火状态下使用，组织为回火贝氏体加铁素体。表1为BHW35钢母材化学成分。

■ 表1 母材化学成分

封头成形过程

用户产品焊接焊材选用H08Mn2MoA（φ4mm），SJ101，J607，封头经过950～1000℃加热成形后，产品成形良好，经过910～940℃正火＋620～650℃回火处理后，对随炉试板进行检测，结果见表2。试验结果显示，产品焊接试板的抗拉强度远低于575～735MPa的标准规定值。

原因分析

对于以上的不合格报告，神州封头使用母材试板、焊接试板进行了一系列的模拟试验，并对相应的试板做力学性能实验，从中查找造成该种结果的真正原因。

■ 表2 初始情况力学性能试验结果

■ 表3 焊态试板力学性能试验结果

■ 表4 使用H08Mn2NiMoA焊丝力学性能试验结果

■ 表5 模拟试验力学性能试验结果

⑴原材料进行复验。原材料的抗拉强度实测平均值为723MPa，首先排除原材料的不合格原因。

⑵焊态试板复验。使用客户提供的原焊材，重新焊接试板，共焊接4副，对其中1副焊态试板进行复验，抗拉强度平均值为685MPa。

⑶热处理后的试板复验。对剩余的3副焊接试板，模拟封头冲压加热、正火、回火，复验结果见表3。

⑷重新选择焊丝。使用H08Mn2NiMoA焊接试板4结果，其中1副焊态复验，抗拉强度平均值为730MPa。另外3副试板重复封头制作及热处理工艺，复验见表4。

综上，造成焊缝强度低的主要原因是经过高温热处理后的焊缝强度，均低于焊态的焊缝强度。焊材选择强度级别偏低，没有考虑到冲压加热及热处理对强度的损失。

模拟试验

由于焊缝强度低于标准要求，按正常程序恢复焊缝性能需客户将焊缝全部去除，采用手工焊接方式重行预热、焊接和焊后热处理，焊接任务量很大且焊接变形不易控制、工期长，为了保证产品性能合格，神州封头希望通过改变热处理工艺恢复焊缝力学性能合格，制定了模拟试验方案。

具体方案为：⑴选用与产品同样的焊材及相同的焊接工艺焊接产品板，试板经过950～1000℃冲压加热模拟热处理过程；⑵焊接试板进行正火（加速冷却）＋620～650℃回火处理；⑶对焊接试板进行力学性能检验，见表5。实验结果显示，正火（加速冷却）起到了细化晶粒，提高珠光体的弥散度和伪共析体的数量，减少铁素体来提高强度，同时改善了韧性可以恢复焊缝性能。