09MnNiDR封头拼接的焊接坡口及焊接、处理方法与流程

本发明涉及金属材料的焊接领域，具体涉及一种09mnnidr封头拼接的焊接坡口及焊接、处理方法。

背景技术：

1、09mnnidr是一种适用于工作温度为-70℃以上低温压力容器用钢板，广泛应用于吸收塔、闪蒸塔低温储罐等石油化工领域设备的筒体和封头等部位。对于封头尺寸较大无法采用一张钢板制造完成的封头，需要对两块或者两块以上钢板进行拼接。传统的09mnnidr拼接封头主要制造过程为：两块或者两块以上钢板的焊接拼接→拼接板的热成型→恢复性能热处理（正火热处理+回火热处理）→去除拼接焊缝→重新焊接→与壳体焊接完成后进行焊后消应力热处理。为描述方便，将去除焊缝和重新焊接的整个过程称之为“焊缝置换”。

2、焊缝置换的目的主要是解决原拼接焊缝经历正火热处理后，焊接接头性能无法满足冲击和拉伸等性能要求的问题。传统封头制造工艺因焊缝置换的存在，使得工艺复杂、生产周期长、综合成本高、封头的尺寸精度不易控制。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决上述存在的问题，提供一种09mnnidr封头拼接的焊接坡口及焊接、处理方法。

2、上述的目的通过以下的技术方案实现：

3、一种09mnnidr封头拼接的焊接坡口，其组成包括两块钢板，两块所述的钢板对拼形成x型坡口，所述的x型坡口是由深侧v型坡口、浅侧v型坡口和中间直坡口组成，所述的深侧v型坡口两坡面的夹角大于等于所述的浅侧v型坡口两坡面的夹角。

4、所述的09mnnidr封头拼接的焊接坡口，所述的钢板的厚度为t，t≤30mm时，所述的浅侧坡口的深度为10±2mm。

5、所述的09mnnidr封头拼接的焊接坡口，所述的钢板的厚度为t，t＞30mm时，所述的浅侧坡口的深度为1/3t。

6、一种09mnnidr封头拼接的焊接坡口的焊接、处理方法，该方法包括如下步骤：

7、（1）加工封头坡口，并对坡口进行100%mt检测，将检测合格的试件平放，点焊装配；

8、（2）采用焊条电弧焊方法焊接深侧坡口至10-12mm；

9、（3）采用埋弧焊方法焊接深侧坡口至一半，背面采用碳弧气刨清根，预热60℃以上，并打磨后，采用埋弧焊方法焊妥浅坡口侧，再焊满深坡口侧；

10、（4）对热成型后的封头进行恢复性能热处理，包括正火热处理+回火热处理，通过正火及回火后快速冷却，以细化晶粒；

11、（5）与壳体焊接完成后进行焊后消应力热处理。

12、所述的09mnnidr封头拼接的焊接坡口的焊接、处理方法，所述的采用焊条电弧焊方法焊前预热10℃，焊接过程中控制层间温度10-150℃。焊接时，采用平焊位置，焊条电弧焊焊条直径3.2mm和4.0mm。

13、所述的09mnnidr封头拼接的焊接坡口的焊接、处理方法，所述的采用埋弧焊方法焊丝直径ф3.2mm，焊前预热10℃，焊接过程中控制层间温度10-150℃。焊接时，采用平焊位置，电流420-450a，电压30-33v，焊接速度45cm/min。

14、所述的09mnnidr封头拼接的焊接坡口的焊接、处理方法，正火热处理温度890℃±15℃，保温时间按厚度计算，1.2min/mm且≮15min，然后出炉水冷。回火热处理温度645℃±15℃，保温时间按厚度计算，2.4min/mm且≮30min，然后出炉空冷。

15、所述的09mnnidr封头拼接的焊接坡口的焊接、处理方法，所述的焊后消应力热处理温度590℃±15℃，保温时间按厚度计算，厚度≤50mm时：保温时间为t×2.4min/mm且≮15min，厚度＞50mm时：保温时间为120min+(50-t)×0.6min，然后炉冷。进出炉温度要求≤400℃，升温速度要求≤5500/厚度（℃/h），且不大于220℃/h但不必小于55℃/h，降温速度要求≤7000/厚度（℃/h），且不大于220℃/h但不必小于55℃/h。

16、有益效果

17、1.本发明采用x型坡口，根据厚度而改变角度的x形坡口填充量更小，节省焊材的同时也减少了坡口的变形程度，同时也更便于加工。

18、2.本发明通过采用优化的焊接及热处理工艺方法，合理的焊接材料匹配方案，优化的坡口形式，解决了09mnnidr对接焊缝经历正火后性能不满足要求而采用去除焊缝再重新焊接，导致效率降低、成本增高、质量下降的问题，采用适宜的电流参数，尽可能降低热输入的同时保证得到成型美观且无缺陷的焊缝。

19、3.本发明通过严格控制层间温度避免焊缝晶粒粗大，焊后通过正火加速冷却细化晶粒，提高焊缝及母材的力学性能，根据不同厚度设计相应坡口形式，可最大限度提高效率，节约焊接材料。

技术特征：

1.一种09mnnidr封头拼接的焊接坡口，其特征是：其组成包括两块钢板，两块所述的钢板对拼形成x型坡口，所述的x型坡口是由深侧v型坡口、浅侧v型坡口和中间直坡口组成，所述的深侧v型坡口两坡面的夹角大于等于所述的浅侧v型坡口两坡面的夹角。

2.根据权利要求1所述的09mnnidr封头拼接的焊接坡口，其特征是：所述的钢板的厚度为t，t≤30mm时，所述的浅侧坡口的深度为10±2mm。

3.根据权利要求1所述的09mnnidr封头拼接的焊接坡口，其特征是：所述的钢板的厚度为t，t＞30mm时，所述的浅侧坡口的深度为1/3t。

4.一种权利要求1-3之一所述的09mnnidr封头拼接的焊接坡口的焊接、处理方法，其特征是：该方法包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的09mnnidr封头拼接的焊接坡口的焊接、处理方法，其特征是：所述的采用焊条电弧焊方法焊前预热10℃，焊接过程中控制层间温度10-150℃。焊接时，采用平焊位置，焊条电弧焊焊条直径3.2mm和4.0mm。

6.根据权利要求4所述的09mnnidr封头拼接的焊接坡口的焊接、处理方法，其特征是：所述的采用埋弧焊方法焊丝直径ф3.2mm，焊前预热10℃，焊接过程中控制层间温度10-150℃。焊接时，采用平焊位置，电流420-450a，电压30-33v，焊接速度45cm/min。

7.根据权利要求4所述的09mnnidr封头拼接的焊接坡口的焊接、处理方法，其特征是：正火热处理温度890℃±15℃，保温时间按厚度计算，1.2min/mm且≮15min，然后出炉水冷。回火热处理温度645℃±15℃，保温时间按厚度计算，2.4min/mm且≮30min，然后出炉空冷。

8.根据权利要求4所述的09mnnidr封头拼接的焊接坡口的焊接、处理方法，其特征是：所述的焊后消应力热处理温度590℃±15℃，保温时间按厚度计算，厚度≤50mm时：保温时间为t×2.4min/mm且≮15min，厚度＞50mm时：保温时间为120min+(50-t)×0.6min，然后炉冷。进出炉温度要求≤400℃，升温速度要求≤5500/厚度（℃/h），且不大于220℃/h但不必小于55℃/h，降温速度要求≤7000/厚度（℃/h），且不大于220℃/h但不必小于55℃/h。

技术总结
09MnNiDR封头拼接的焊接坡口及焊接、处理方法。传统封头制造工艺因焊缝置换的存在，使得工艺复杂、生产周期长、综合成本高、封头的尺寸精度不易控制。本发明包括：两块钢板，两块所述的钢板对拼形成X型坡口，所述的X型坡口是由深侧V型坡口、浅侧V型坡口和中间直坡口组成，所述的深侧V型坡口两坡面的夹角大于等于所述的浅侧V型坡口两坡面的夹角。本发明用于09MnNiDR封头拼接的焊接。

技术研发人员：郭志成,刁旺战,赵卫君,徐祥久,李秋石,马鸣,徐兵,杨红权,柳云天
受保护的技术使用者：哈尔滨锅炉厂有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15