摘要：在分析了16MnDR低温钢焊接性能的基础上，按照产品设计图纸和相关标准要求进行了埋弧焊焊接工艺评定试验。试验结果表明，通过采用合理的焊接工艺参数和正确的焊接工艺措施，获得了满足公司产品设计要求的焊接接头性能。
关键词： 16MnDR钢； 焊接工艺试验； 低温冲击韧性
16MnDR钢属于常用的铁素体型低温压力容器用钢,其最低工作温度可达-40 ℃[1-2]。为了验证我单位产品（主材16MnDR钢）焊接工艺的正确性，获得良好的焊接接头力学性能，提高产品焊接速率和焊接质量，按照产品设计图纸和相关标准要求进行了16MnDR钢埋弧焊焊接工艺评定试验。试验后对焊接试板进行了外观检验，无损检测，力学性能试验和弯曲试验等检验和结果评价。
1 试验
1.1 焊接试板
通过分析产品的结构特点和焊接工艺评定适用于焊件厚度覆盖范围，选用对接焊缝进行焊接工艺评定试验。准备焊接试件所用16MnDR钢板经过化学成分和力学性能复验并合格（复验标准GB 3531-2014《低温压力容器用低合金钢板》），试件为双V形坡口（见图1），钝边6mm, 坡口角度90°，坡口采用铣边机加工而成，焊前必须将坡口和坡口两侧各25mm宽度范围内影响焊接质量的物质（氧化物、锈、油污）用钢丝刷或打磨的方法去除。焊接试件装配完成后，采用手工电弧焊进行定位点焊，并焊接与试件相同厚度、材质的引弧板和熄弧板。
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图1 焊接试件简图
1.2 试验设备
本次焊接工艺评定试验所用焊机为MZ-1000直流焊机。
1.3 焊接材料
焊材选择根据设计图纸要求，保证焊接接头强度、塑性不低于母材标准规定的下限，冲击韧性不低于母材标准规定下限 ( 母材要求≥47J，NB/T 47014—2011《承压设备产品焊接试件的力学性能》中焊接接头要求≥24J) 要求，根据查找相关技术资料[2-4]，决定采用标准为φ3.2 mm-H10Mn2焊丝，其焊缝金属具有良好的机械性能，保证了焊缝低温韧性，且焊丝熔化速率大、效率高、焊接工艺性能良好，匹配焊剂SJ101。焊剂在试验前进行330℃烘干，保温2h。
1.4 焊接工艺
焊接时由持证、操作技能熟练的焊接操作工进行焊接，严格控制焊接线能量，按照预焊接工艺规程参数进行焊接。采用双面焊工艺，焊接工艺参数如表3所示。焊前不预热，焊后进行去应力退火热处理，按照产品标准的要求，厚度16mm 的焊缝需要进行（620±20）℃，保温2h,消除应力和改善焊接接头的综合性能。
1.表3 16MnDR试板焊接工艺参数
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2. 焊后检验
焊接试验结束后，先经过目视检验，焊缝表面无肉眼可见缺陷（表面裂纹、未焊透、气孔、夹渣、弧坑）。焊缝余高：正面1mm，背面2.5mm满足容规GB150.4-2011要求。经过目视检验合格后,焊接接头进行100%射线无损检测检测（无损检测主要目的是为了避开焊接缺陷部位取样，排除焊接缺陷对力学性试验结果影响），检测结果合格，检测标准NB/T47013-2015，合格级别I级。
3 力学性能检验
焊接接头经射线无损检测合格后，按照热处理工艺进行热处理，最后进行力学性能试验，焊接接头力学性能试验结果如表2。
表2 焊接接头力学性能
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由试验结果可知，试件焊接接头的抗拉强度（520MPa, 525MPa）均不低于母材规定值的下限值，说明采用拟定的预焊接工艺焊接的焊接接头具有稳定的抗拉强度，横向侧弯试验后均无超标缺陷，焊缝和热影响区-40℃低温时的冲击吸收功均高于母材的规定值47J，说明焊接接头具有优良的冲击韧性。
4 结论
采用φ3.2mm-H10Mn2焊丝和SJ101焊剂匹配,根据NB/T 47014—2011《承压设备焊接工艺评定》标准和产品设计图纸技术要求进了16MnDR钢的埋弧焊的焊接工艺试验，通过采用合理的焊接工艺参数和正确的焊接工艺措施，获得了满足标准和产品设计图纸技术要求的焊接接头。
参考文献：
[1] 李亚江.焊接冶金学[M]. 北京：机械工程出版社，2006。.
[2] 周子业.16MnDR 厚钢板焊接裂纹的分析与处理[J]. 金属加工. 热加工，2012（6）:63-64.
[3]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册—材料的焊接[M].第三版.北京：机械工程出版社，2007.
[4]李静,赵倩.低温钢16MnDR焊接工艺研究[J]. 热加工工艺, 2015(3):240-241.