兰州石化公司 甘肃兰州 730060
摘要：某石化公司5具3000m3的球罐建设施工，球壳板材质均为Q370R（15MnNbR），厚度为48mm。实际施焊过程中，出现焊接线能量大于选用的焊接工艺评定线能量的现象，本文就此具体分析并提出了控制解决方法，作为处理同类焊接问题的参考。
关键词：焊接工艺评定；线能量；焊接冷裂纹；碳当量
1概述
随着石油化工行业的迅猛发展，大直径、厚壁球罐现场组焊逐渐的增多，焊接线能量的增加减低了焊接接头冲击韧性，增加了焊接冷裂纹倾向。施工单位在制作焊接工艺评定时由于实验室环境条件优于施工现场，焊接工艺评定选用的焊接参数范围也较为精准，但在实际施焊过程中会出现部分焊接环境不得不使用超出焊接工艺评定焊接参数的情况，所以焊接工艺评定制作时应充分考虑现场施工条件，选用焊接线能量范围内适宜的焊接参数范围，指导现场施工焊接，同时在实际焊接过程中，应严格控制施焊人员执行焊接工艺。
2焊接性分析
Q370R属低合金钢，此批球罐的钢板由河南舞阳钢铁有限责任公司供货，供货时为正火状态，综合力学性能优良。碳当量决定了焊接性能的好坏，Q370R钢板的碳当量经过计算约为0.573%，有淬硬倾向，焊前预热温度应大于等于100℃。在实际焊接时，可通过计算碳当量来制定合理的焊接工艺。
3 焊接方法及焊材
根据 Q370R 钢板的化学成分、力学性能及施工条件，选用焊条电弧焊。按照NB47015-2011《压力容器焊接规程》焊接材料选用原则中的等强原则，施工单位选用昆山京群焊材科技有限公司生产的型号E5515-G，牌号为J557RH的低氢钠型焊条。
4 焊前预热
预热温度100℃~130℃，保持预热温度30min。
5 焊接电流、电压、焊速
球罐实际焊接电流、电压、焊接速度如表1所示（表中工艺参数是焊接线能量最大时对应的立焊焊接参数）。施工单位焊接工艺评定中焊接电流、电压、焊接速度如表2所示。
表1 球罐实际焊接主要工艺参数
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表2 焊接工艺评定主要工艺参数
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6 实际焊接线能量大于工艺评定线能量的提出及解决方法
实际焊接过程中，由于焊工的操作技能及现场实际情况，实际焊接电流可能会高于之前制定的焊接电流。通过表1及表2的对比，我们可以看出，在球罐的实际焊接中焊接线能量最小值31.2KJ/cm和最大值40.6KJ/cm均大于施工单位之前制定中的最小线能量28.13KJ/cm和最大线能量36.77KJ/cm。
按照NB /T 47014-2011《承压设备焊接工艺评定》的要求“增加线能量或单位长度焊道的熔敷金属体积超过评定合格值”时，表该焊接工艺评定补加因素对于该焊接方法为评定因素，对于焊条电弧焊需重新评定其焊接接头的冲击韧性。故此，我们按照标准要求，模拟现场实际焊接工艺，对实际焊接接头重新进行焊接工艺评定。为验证实际焊接接头力学性能，我们决定对该焊件进行拉伸、弯曲、-20℃冲击全评定。
7模拟球罐焊缝焊接工艺评定
施工单位模拟现场工况准备了2付焊接工艺评定试板，试板一为立焊，试板二为平加仰焊位置。
7.1焊接工艺
与球罐焊缝执行相同的焊接工工艺。焊材、焊前预热同球罐焊缝。模拟焊接主要工艺参数：如表3-1、表3-2所示。
表3-1 试板一主要焊接工艺参数
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表3-2 试板二主要焊接工艺参数
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7.2焊后后热、检测、消应力热处理
2.1后热：后热温度为240℃，保温2h。
2.2射线检测：两副试板均符合NB/T47013.2-2015的Ⅰ级评定标准，无裂纹。
2.3消应力退火：退火温度为590℃，保温2h。
7.3焊接接头力学性能试验
通过对焊接接头的拉伸、弯曲、冲击试样试验，其力学性能实测值均大于GB/713-2014《锅炉和压力容器用钢板》及NB/47014-2011《承压设备焊接工艺评定》的规定，焊接工艺评定规则，评定结果为合格。
8 结束语
线能量是影响焊接接头力学性能的重要因素，在制定预焊接工艺评定时，应充分考虑现场实际焊接条件，满足焊接线能量的同时尽量选用符合实际施工的焊接工艺参数。在实际焊接过程中，应严格执行焊接工艺纪律。遵照工艺参数，尽量避免超过所选的工艺评定最大线能量。在厚板的焊接过程中，宜采用小电流、快速焊和多层多道焊的方法降低焊接线能量。