研究板材坡口热加工工艺的应用

研究板材坡口热加工工艺的应用

陈宇莹

上海由光机电科技有限公司；身份证号码：31010319870927XXXX

摘要：文中先对利用几种经常应用的典型材料经过热切割坡口后，对试板实施打磨，去除氧化皮及分层机械加工，借助试板焊接，依据相关要求取样、完成一系列试验的方式进行了探讨，从而对制造过程中板材坡口热切割后淬硬层的分布趋势进行确定，最后详细了解打磨深度及材料焊接性能。

关键词：板材坡口；热加工工艺；应用

现如今，一些生产企业所承接的压力容器设备越来越趋向于大吨位，材料越来越趋向于大的中厚板，其中焊接坡口的加工工作量正在逐步提升，使用之前的机械冷加工形式，效率比较低，并且有着非常长的生产周期，在很多的压力容器制造规范或者标准当中，都给出了相应的规定，可以借助热切割对焊接坡口进行加工。但是，一些产品的技术协议中，依然不允许应用热切割的形式对坡口进行加工，在国内的热切割低合金钢坡口，并没有太多的研究资料，为了证明坡口热切割加工后经过打磨淬硬层深度对焊接接头性能没有任何的影响，需要对更加高效的坡口加工方法进行探究。

1、材料选用及适用范围分析

（1）热加工工艺，对不同种类的材料所产生的热作用有着一定的差异性。本论文当中应用的板材坡口热加工试验，为严格根据国家标准将公司常用材料进行了划分，其一为低合金钢；其二为耐热钢；其三为低温钢[1]。

每一类材料的挑选，都应用了具有一定代表性的材料实施坡口热加工工艺研究。

其中，对于13MnNiMoR钢的应用，在甲醇合成塔本体13MnNiMoR纵环焊缝坡口的热加工当中非常适用，碳洗塔基材、气液分离器基材属于13MnNiMoR纵环焊缝坡口当中的热加工工艺，其中本体材料有20MnMo以及18MnMoNbR、20MnMoNb以及20MnNiMo等相关设备的坡口热加工。

低合金钢需要使用Q345R，在甲醇合成塔汽包以及气化装置中锁斗等材料的坡口热加工。

（2）耐热钢需要应用14Cr1MoR，在气化炉、变换炉、中间换热器、合成油反应器、碳洗塔等材料当中，非常适用，可针对SA387Gr11CL2，15CrMoR，14Cr1MoR纵环焊缝坡口的热加工。

（3）低温钢需要对09MnNiDR进行应用，可在中间冷却器以及COZ闪蒸塔、变换气洗涤塔以及非变换气洗涤塔、甲醇深冷器以及甲醇洗涤塔等09MnNiDR纵环焊缝坡口的热加工当中进行应用。或者可以应用在16MnDR，15MnNiDR以及SA537等设备的坡口热加工中。如果应用的是SA203GrE钢，在甲醇洗涤塔SA203GrD，SA203GrE纵环焊缝坡口的热加工中非常适用[2]。

（4）确定好焊接试件：每类材料都需要对2对试板进行确定，具体的规定和标准为：500mmx150mmx40mm，其中将1对当做硬度值测量记录，对于另1对试板的应用，需要实施相应的打磨作业，之后实施焊接工作。

2、确定坡口淬硬层

试板打磨坡口，需要先将表面氧化皮进行去除，之后在针对石板进行分层加工。首先，针对每类材料当中的第1对试板坡口实施热切割之后，可直接对其进行打磨，并对相应的硬度进行测量，然后实施0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm内分层进行加工，并对每一层的硬度值进行测量，应用便携式硬度仪，在打磨去除氧化皮的坡口表面以及分层机械加工坡口的表面，针对不同的位置分别对6个硬度值进行采集，并做好相应的详细记录。针对采集完成的不同深度的硬度值，需要进行详细的分析，并将其与原材料的硬度值进行比较，对每一类材料经热切割坡口之后的淬硬层的分布趋势进行明确[3]。

3、3种试板焊接

每一类材料当中的第二种试板为焊接试板，相应的规格为500mm×150mm×40mm。其中，分别需要应用埋弧焊焊接工艺，在正式进行焊接之前，要结合材料的具体焊接性能，对详细的焊接工艺参数进行制定，其中有切割之前的预热温度，焊接当中的层间温度、完成焊接之后的效氢温度等。在整个焊接当中，需要对其中的每一项参数进行控制，在完成焊接之后，依照NB/T47014-2011评定标准和相关要求，针对每个试板进行无损检测，取样以及力学性能检测。在实施力学检测的过程中，相关的项目有：焊接接头拉伸、焊缝熔敷金属的高温拉伸、接头弯曲、冲击、接头硬度、接头当中的宏观金相检查。

13MnNiMoR钢有着再热裂纹倾向。再热裂纹倾向，具体来说便是应用消应力对裂纹倾向进行处理，是钢中碳化物的构成元素特性和相应的含量所决定的。在这一类钢当中，含有Mo，Cr，V等非常强烈一些碳化物，从而构成了元素。这样，可以使接头过热区发生再热裂纹倾向。如果有相应的残余元素，例如：P、As、Sn等，展现出来的回火脆性会非常明显。因为具备的这些焊接特征，与切割坡口淬硬层的存在进行结合，在对此类钢进行焊接的过程中，需要对相应的工艺措施进行应用，这样才可对焊接接头质量给予保障。

焊前预热150-200℃，在真是焊接当中，控制层的温度要保障在150-200℃，完成焊接之后不能立即实施热处理的，要进行后热处理，具体来说便是进行焊后消氢处理350℃x2h。并且，完成焊接之后，也要实施消应力热处理。

在实际焊接的过程中，要实施严格的控制，不允许有裂纹产生。在完成焊接之后，需要经过RT检测，依照NB/T47013-2011及NB/T47014-2011标准，那么焊缝便合格[4]。

4、结束语

综上所述，对于该技术的应用，需要特别注意对耐热钢，低合金高强钢以及大厚板当中的各种材料的选用，在实施热切割之前，要对预热进行严格控制，其中的预热温度一定要准确，不然淬硬层的深度会有所提升，还会对焊接的过程产生影响。此外，预热属于热切割加工的重点工作。

参考文献：

[1]刘海鹏.机器人在板材坡口切割中的应用[J].内燃机与配件，2019（01）：219-220.

[2]郗峰波.板材坡口热加工工艺研究及应用[J].焊接技术，2017，46（11）：46-49+6.

[3]熊志强.金属板材坡口切割专用台架的研制[J].机械工程师，2015（08）：206-207.

[4]孙国军.基于高功率柔性光路激光的板材坡口数控切割[J].金属加工（热加工），2010（14）：16-17.