浅析低温钢焊接技术

李静

摘 要：低温钢以其优良的低温韧性，广泛用于石油化工行业的空分、液化气贮藏等领域的设备中。低温钢在焊接过程中，粗大晶粒的产生会降低低温韧性，严重危害设备的安全运行。本文重点讨论了通过小电流、快速焊、多层多道焊等方法降低焊接热输入，从而控制焊接过程晶粒粗大，以避免低温韧性的降低。

关键词：低温钢 低温韧性 热输入

中图分类号：TG457.11 文獻标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）12（a）-0-02

Abstract：Low temperature steel is widely used in equipment of air separation and liquid gas storage in petrochemical industry for its excellent low temperature toughness. In the welding process of low-temperature steel， the production of coarse grain will reduce the low-temperature toughness and seriously endanger the safe operation of equipment. This paper mainly discusses how to reduce the heat input of welding by means of low current， fast welding and multi-layer and multi-pass welding， so as to control the grain size in the welding process and avoid the decrease of low-temperature toughness.

Key words：Low temperature steel； The low temperature toughness； Heat input

普通的合金钢随着工作温度的降低，塑性、韧性急剧下降，这类钢材不能用于低温下工作环境中，会造成严重的事故。而低温钢在相应的低温条件下仍具有良好的韧性和抗脆断能力，能够确保结构的安全使用。A333Gr.6、09MnNiDR等常见低温钢广泛用于石油、化工低温设备（乙烯、煤液化、液化石油气等）中[1]，在低温条件下服役。低温钢按照钢材的合金体系，分为含Ni和不含Ni两大类。09MnD、16MnDR是常见的不含Ni低温钢，一般工作温度在-40℃以上；09MnNiDR、15MnNiDR是常见的含Ni低温钢，含Ni低温钢根据Ni含量的高低，可以在更低的温度下工作。低温钢一般合金元素的总质量分数不超过5%，碳当量较低，淬硬倾向小，焊接性能较好，但要注意避免焊接过程中形成粗大晶粒，降低温度韧性。本文就低温钢的焊接特点、焊接方法等进行简要介绍。

1 焊接工艺特点

低温钢为了获得良好的低温韧性，一般通过固溶强化、细晶强化，并采用正火或者正火加回火的处理来细化组织晶粒。另外，为了保证低温韧性，低温钢中还尽量降低含碳量，并严格控制S、P的含量。

基于低温钢的材料特点，低温钢中有害杂质少、合金含量低，碳当量小，因而具有良好的焊接性能。但是，焊接过程中粗大晶粒的产生会大大降低低温韧性，影响低温钢的正常使用。因此，必须要保证焊接接头在使用温度下具有足够的冲击韧度和抗脆断能力，确保使用安全。

1.1 焊接方法的选择

低温钢适用的焊接方法较广，焊条电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊等常用焊接方法均可用于低温钢焊接。

1.2 焊接工艺的选择

（1）薄板焊接时，一般无需预热，当板厚超过25mm或者焊接接头拘束度较大时，应采取预热，但要严格控制预热温度，一般控制在100℃～150℃，预热时间也不需持续太长，以避免焊接接头组织粗化，降低韧性。

（2）采用低热输入的焊接工艺，焊接电流不宜过大，宜用快速多道焊以减轻焊道过热，以缩小焊接接头过热区的宽度，限制晶粒长大。

（3）焊接过程中，焊条尽量不摆动，采用窄焊道、多道多层焊（如图1所示）。多道焊时，还应注意控制道间温度，采用小热输入施焊。多重焊的重热作用能够起到细化晶粒的作用，图2为低温钢A333Gr.6焊接作业现场。

（4）为了避免热处理过程中析出脆性相，降低低温韧性，合理选择热处理工艺，尽量缩短在敏感温度区间的保温时间。

1.3 焊接材料的选择

焊材的选择要保证焊缝金属获得良好的低温韧性，在焊接含Ni的低合金低温钢时，焊材中的含Ni量应与母材相当或者稍高。当Ni含量≥2.5%时，焊后需进行调质处理，以避免焊缝出现粗大的马氏体，降低韧性。

1.4 焊后检查与处理

低温用钢产品中，如果出现弧坑、未熔合等缺陷，在低温工作环境下，焊接缺陷将引起应力集中，增大结构低温脆性破坏倾向。因此，低温钢焊接后，应仔细检查内部及表面缺陷，及时修复。

2 结语

综上所述，笔者就石油、化工行业中常用的低温钢以及其焊接工艺特点进行了讨论。低温钢因其具有较低的S、P含量及合金元素含量，焊接性能良好。但在焊接过程中，要严格控制热输入，以避免产生粗大晶粒，降低低温韧性。

参考文献

[1] 陈强.焊接手册第2卷[M].北京：机械工业出版社，2008：330-335.

[2] 孔凡玉.-196℃ LNG低温储罐内胆焊接技术的研究[J].中国石油石化，2017（7）：114-115.

[3] 王雪娇.厚壁SA-765 Gr3低温钢容器埋弧焊焊接技术的研究[J].大型铸锻件，2017（3）：14-17.