焊接工艺评定任务书.docx
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焊接工艺评定任务书
316LN焊接工艺试验报告
编制:
校对:
审核:
中国船舶工业
芜湖造船厂
二o二年九月
、尸■、亠
刖言
根据中科院HT-7U焊接工程需要，对材料316LN进行了一系列
焊接工艺评定试验。
由于线圈盒是在超低温下运行，材料的选用和试验没有专用的标准指导和经验可循，试验内容和项目均与中科院商定后进行。
分别进行了如下试验：
一CO2药芯焊丝气保焊堆焊试验
试验目的：
评价N、C等元素的符合性
由于焊接中CO2气体保护焊具有较大的优势，所以优先选用该种焊接方法。
为了满足低温下性能的要求，我们对广泰焊接材料有限公司生产的AS-316LN和天泰焊接材料有限公司生产的TFW-316LN药芯焊丝（直径为①1.2在母材为316LN超低碳不锈钢板上进行堆焊试验,检测到的焊缝金属化学成分如下表：
焊缝金属化学成分表
施焊焊材
C
Mn
Si
P
S
Ni
Cr
Mo
N
要求
<0.03
<2.0
<1.0
<0.046
<0.015
11.0〜14.
0
16.5〜18.
5
2.50
〜3.0
6
0.12
〜0.2
2
AS—31
6LN
G
0.021
1.2
0.25
0.030
0.004
13.0
21.0
2.5
0.074
TWE-
316LM2
T
0.022
2.8
0.18
0.027
0.008
14.1
17.2
2.5
0.12
由上可以看出，焊丝AS-316LN主要指标N含量很低，不能满足
要求，而TFW-316LN含Mn偏高，，可进入下一步试验。
二CO2药芯焊丝焊接试验
试验目的：
评价拍片性能和磁导率
对焊接材料的焊接工艺性能及磁导率是否满足要求，有必要在
订货前对焊缝金属及周边区域磁导率进行测试，在当时316LN材料相当紧张的情况下，我们采用焊丝TFW-316LM2焊接316LN,试板规格为S20X80X390付，经X光射线探伤，为I级片，磁导率测试结果为产1.01。
共17页第2页
三CO2药芯焊丝气体保护焊焊接工艺试验
试验目的：
评价各项焊接性能
3.1焊接工艺规程
I母材的钢种和厚度
钢种：
超低碳奥氏体不锈钢牌号:
316LN厚度：
33mm
I焊接材料表二
焊接材料
牌号
规格
|制造厂|
焊丝
TFW-
316LM2
①0.9
天泰焊材工业股份有限公司
①1.2
气体
CQ
>99.9
I焊接设备表三
设备名称
型号
特性
制造厂
气体保护焊机
PanaKRI350
平特性
松下电器
XC500
日本大坂
I焊接接头
接头形式：
一对—接坡口型式：
_X型_.
坡口加工方法：
机械加工背面清根：
刨削.
试板尺寸:
33X160X510焊接位置：
平.
试板长度方向应与钢板的轧制方向一致。
1
2
半自动
CO2
气体保护焊
多层单道焊
V
直流反极性
平
正面
①1.2
1-
8
31-33
180-210
160—210
20
反面
①1.2
1'—
5，
多层多道焊
V
正面
①0.9
1—
13
14
30-32
130-160
300—360
200
18
反面
①0.9
1，
2，—
12，
300
300-360
3.2试验项目
由于线圈盒是在超低温下状态运行，试验按照JB470&2000《钢制压力容器焊接工艺评定》要求进行了常态下试验和检测，但部分常温状态下试验根据实际情况采取减量测试，超低温性能由中科院进行测试。
3.2.1试验与检查项目（每付试板）表五
试验与检查种类
试验温度
数量
备注
外观检查
全长
射线探伤
全长
横向拉力试验
常温
2
弯曲试验
侧弯
常温
4
冲击试验
焊缝区
常温
3
热影响区
常温
3
横向拉伸试验
4K
（-269I）
3
磁导率
1.01.
化学成分
测定C、Mn、Si、P、S、Ni、Cr、Mo、N
主：
①半自动CO2气体保护;
焊中对多层多道焊各项性能指标预先测试，多层单道焊暂缓
执行。
由于在后面的测试结果多层多道焊性能指标未能通过，因此多层单道焊机械性能测试也就没有继续进行。
②由于受我厂目前探伤设备所限，试板焊后再加工成23mm板厚。
3.2.2试样取样
匹二二亜R
一凰亘也丄
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宜_
硕応B恂忸7
上述取样图为示意图，仅供参考。
323试样尺寸
a.横向拉力试样
二孟或按需要
hk焊缝最大宽度mm;
S样厚度mmS=23mm;
W——样受拉平行侧面宽度，大于或等于25mm;h------夹持部分长度，根据试验机夹具而定，mm。
注：
超低温纵向位伸和横向位伸试样与上类似，S=1.5〜3mm,W=15mm
b.侧弯试样
c.冲击试样
3.3试验检查结果
各试验项目结果具体见下表六、表七。
表六
检查项目
检查结果
外观检查
焊缝表面成形均匀，平滑地向母材过渡，无裂、焊瘤和咬边等有害缺陷。
（焊缝未加工前检查）
X射线探伤
按GB332087标准执行，均为I级合格片。
多层单道焊试板编号01-1、01-2;多层多道焊试板编号02-1、02-2。
横向拉力试验（常温）
抗拉强度
2
（N/mm）
635;635。
弯曲试验（常温）
d=40；a=180°
侧弯
断裂。
冲击试验（常温）
Akv（J）
焊缝中心
46.
热影响区
270;285。
横向拉伸试验（超低温）
抗拉强度
ob（Mpa）
1117;1119;1142.
屈服强度
c0.2（Mpa）
858;832;873.
延伸率
$（%）
8.5;7.8;11.0.
磁导率
卩<1.01
焊缝金属化学成分表七
施焊焊材
元素
C
Mn
Si
P
S
Ni
Cr
Mo
N
要求
<0.03
<2.0
<1.0
<0.046
<0.015
11.0〜14.
0
16.5〜18.
5
2.50
〜3.0
6
0.12
〜0.2
2
TFW—3
16LM2
G
0.03
3.66
0.27
0.022
0.009
13.4
17.49
2.8
0.0865
四TS—316LN焊条手工电弧焊焊接工艺试验
试验目的：
评价各项焊接性能
4.1焊接工艺规程
I母材的钢种和厚度
钢种：
超低碳奥氏体不锈钢牌号：
316LN厚度：
_23mm
I焊接材料表八
焊接材料
牌号
规格
制造厂—|
焊条
TS-316MN
①3.2
天泰焊材工业股份有限公司
I焊接设备表九
设备名称
「型号
特性
制造厂
直流电焊机
AX-320-1
陡降外特性
上海电焊机厂
I焊接接头
接头形式：
对接坡口型式：
X型.
坡口加工方法：
机械加工背面清根：
刨削.
试板尺寸：
23x150X350焊接位置：
平.试板长度方向应与钢板的轧制方向一致。
接头图:
焊前对坡口区域进行了除油、水处理
I焊接规范参数如下：
表十
编号
焊接方法
焊缝层次
焊接程序
电源极性
焊接位置
焊丝直径
（mm）
焊道
电弧电压
（V）
焊接电流
（A）
焊接速度（mm/min）
1
手工电弧焊
多层多道焊
乂
直流反极性
平
正面
①3.2
1-8
22-24
120-130
150—200
反面
①3.2
1'—
15
22-24
120-130
200--300
4.2试验项目
由于试板较短，试样取样按3.2中说明对常温下试验项目有所减
少，其它试验要求及试样加工尺寸均同3.2中各条款。
试验与检查项目表十
试验与检查种类
试验温度
数量
备注
外观检查
全长
射线探伤
全长
横向拉力试验
常温
2
弯曲试验
侧弯
常温
2
冲击试验
焊缝区
常温
3
横向拉伸试验
4K
（-269I）
3
化学成分
测定C、Mn、Si、P、S、Ni、Cr、Mo、N
磁导率
1.01.
4.3试验检查结果
焊缝金属化学成分表十二
施焊焊材
^元素
C
Mn
Si
P
S
Ni
Cr
Mo
N
要求
w0.03
w2.0
w1.0
w0.046
w0.015
11.0〜14.
0
16.5〜18.
5
2.50
〜3.0
6
0.12
〜0.2
2
TS-31
6LN
第一次
0.05
5.95
0.70
0.011
0.005
15.1
17.4
2.17
0.0500
改进后
0.03
1.76
0.32
0.022
0.009
13.6
17.67
2.8
0.1248
表十二
检查项目
检查结果
外观检查
焊缝表面成形均匀，平滑地向母材过渡，无裂、焊瘤和咬边等有害缺陷。
X射线探伤
按GB332087标准执行，均为I级合格片。
试板编号为
03。
横向拉力试验（常温）
抗拉强度
（N/mm2）
545;590。
弯曲试验（常温）
d=40；a=180°
侧弯
断裂。
冲击试验（常温）
Akv（J）
焊缝中心
38;43;43.
横向拉伸试验（超低温）
抗拉强度
ob（Mpa）
1028;1093;1048.
屈服强度
c0.2（Mpa）
897;807;863.
延伸率
S（%）
5.4;16.4;5.35.
磁导率
卩<1.01
五CO2药芯焊丝气体保护多层多道焊焊接工艺试验
由于02号板施焊有一定的焊接缺陷及试样加工尺寸出错，因此重新烧焊04号板以评价拍片及焊接性能。
5.1焊接工艺规程
I母材的钢种和厚度
钢种：
超低碳奥氏体不锈钢牌号:
316LN厚度：
23mm
I焊接材料表十四
焊接材料
牌号
规格
制造厂
焊丝
TFW-
316LM2
①0.9
天泰焊材工业股份有限公司
气体
CO2
>99.9
I焊接设备表十五
设备名称
型号
特性
制造厂
气体保护焊机
PanaKRI350
平特性
松下电器
I焊接接头
接头形式：
对一接坡口型式:
—X型
试板尺寸:
23x150X350焊接位置：
平.
试板长度方向应与钢板的轧制方向一致
接头图:
焊前对坡口区域进行了除油、水处理。
I各种焊接的规范参数如下：
表十六
编号
焊接方法
焊缝层次
焊接程序
电源极性
焊接位置
焊丝直径（mm）
焊道
电弧电压
（V）
焊接电流
（A）
焊接速度
（mm/min）
气体流量（L/min）
1
半自动
CO2
气体保护焊
多层多道焊
直流反极性
平
正面
①0.9
1—9
30-32
130-150
180—210
18
m
反面
①0.9
1'—
7'
30-32
140-160
160--200
试验项目、试样取样、尺寸、试验结果见3.2、3.3。
X光射线探伤，按GB3323评定，为I级片，试板编号为04.六CO2药芯焊丝气体保护焊角接焊焊接工艺试验
试验目的：
熟悉及检测着色检验，及判定着色检验效果的可靠性
6.1焊接工艺规程
I母材的钢种和厚度
钢种：
超低碳奥氏体不锈钢牌号：
316LN厚度：
23mm
I焊接材料
表十七
焊接材料
牌号
规格
|制造厂
焊丝
TFW-
316LM2
①0.9
天泰焊材工业股份有限公司
气体
CO2
>99.9
I焊接设备表十八
设备名称
型号
特性
制造厂
气体保护焊机
PanaKRI350
平特性
松下电器
I焊接接头
接头形式：
角接坡口加工方法:
机械加工.
背面清根：
刨削焊接位置：
平角接.
试板尺寸:
23X115X22面板）、23X115X22腹板）
接头图：
焊前除去焊缝区域油、水等污物。
I焊接规范参数如下：
表十九
编号
焊接方法
焊缝层次
焊接程序
电源极性
焊接位置
焊丝直径（mm）
焊道
电弧电压
（V）
焊接电流
（A）
焊接速度
（mm/min）
气体流量
（L/min）
1
半自动
CO2
气体保护焊
多层多道焊
a
直流反极性
平角
正面
①0.9
1—4
25-27
130-150
180—210
15-
18
□
反面
①0.9
1'—
5，
注:
试验每烧焊一层着色检验一次。
6.2试验项目
试验刨去面板至与腹板焊缝位置进行X光射线照相，按GB3323评定为1级片，说明着色检验效果与X光射线探伤检验的一致性。
磁导率卩＜1.01.
七SANDVIK公司焊条对接焊试验
试验目的：
评价各项焊接性能
7.1焊接工艺规程
I母材的钢种和厚度
I焊接设备
钢种：
超低碳奥氏体不锈钢牌号：
316LN厚度：
23mm
I焊接材料表二十
焊接材料
牌号
规格
制造厂—
焊条
25.22.2LMnB
①3.2
SANDVIK公司
设备名称
型号
:
特性
制造厂
直流电焊机
AX-320-1
陡降外特性
上海电焊机厂
表二十
I焊接接头
接头形式：
对接坡口型式：
X型.
坡口加工方法：
机械加工背面清根：
刨削.
试板尺寸:
23X150X350焊接位置：
平.
试板长度方向应与钢板的轧制方向一致。
接头图：
焊前对坡口区域进行了除油、水处理
I焊接规范参数如下：
表二十二
编号
焊接方法
焊缝层次
焊接程序
电源极性
焊接位接
焊丝直径（mm）
焊道
电弧电压
（V）
焊接电流
（A）
焊接速度
（mm/min）
1
手工电弧焊
多层多道焊
X
直流反极性
平
正面
①3.2
1-9
22-24
100-120
160—220
反面
①3.2
1'—
9
22-24
100-120
200--240
7.2试验项目
由于焊条较少，焊接试板较短，试样取样按3.2中说明对常温下
试验项目有所减少，其它试验要求及试样加工尺寸均同3.2中各条款
试验与检查项目表二十三
试验与检查种类
试验温度
数量
备注
外观检查
全长
射线探伤
全长
横向拉伸试验
常温
0
弯曲试验
侧弯
常温
1
冲击试验
焊缝区
常温
0
横向拉伸试验
4K
（-269I）
3
纵向拉伸试验
1
化学成分
测定C、Mn、Si、P、S、Ni、Cr、Mo、N
磁导率
1.01.
7.3试验检查结果
表二十四
检查项目
检查结果
外观检查
焊缝表面成形均匀，平滑地向母材过渡，无裂、焊瘤和咬边等有害缺陷。
X射线探伤
按GB332087标准执行，均为I级合格片。
试板编号为
06。
横向拉力试验（常温）
抗拉强度
（N/mm2）
—
弯曲试验（常温）
d=40；a=180°
侧弯
完好。
冲击试验（常温）
Akv（J）
焊缝中心
—・
横向拉伸试验（超低温）
抗拉强度
ob（Mpa）
1172;1211;1199.
屈服强度
O2（Mpa）
860;---;944.
延伸率
$（%）
18.3;---;21.0.
横向拉伸试验（超低温）
抗拉强度
ob（Mpa）
1453;1370
屈服强度
O2（Mpa）
985;816
延伸率
S（%）
30.4;35.7
磁导率
卩<1.01
焊缝金属化学成分表二十五
施焊焊材
元素
C
Mn
Si
P
S
Ni
Cr
Mo
N
要求
<0.03
<2.0
<1.0
<0.046
<0.015
11.0〜14.
0
16.5〜18.
5
2.50
〜3.0
6
0.12
〜0.2
2
25.22.2L
MnB
0.03
3.5
0.38
0.015
0.008
23.5
24.3
2.7
0.16
工艺性能：
引弧性好，脱渣性较差，应属于碱性药皮,来样焊条有一
定程度偏心。
八ESAB公司焊条对接焊试验
8.1焊接工艺规程
23mm
母材的钢种和厚度
钢种:
超低碳奥氏体不锈钢牌号:
316LN厚度:
共17页第14页
表二十六
I焊接材料
焊接材料
牌号
规格
制造厂
,1
焊条
OK64.63
①3.2
ESAB公司
I焊接设备表二十七
设备名称
型号
P特性
制造厂
直流电焊机
AX-320-1
陡降外特性
上海电焊机厂
I焊接接头
接头形式：
对接坡口型式：
X型.
坡口加工方法:
机械加工背面清根：
刨削.
试板尺寸：
23X150X350焊接位置：
平.
试板长度方向应与钢板的轧制方向一致。
接头图：
焊前对坡口区域进行了除油、水处理。
I焊接规范参数如下：
表二十八
编号
焊接方法
焊缝层次
焊接程序
电源极性
焊接位置
焊丝直径（mm）
焊道
电弧电压
（V）
焊接电流
（A）
焊接速度
（mm/min）
1
手工电弧焊
多层多道焊
CO
直流反极性
平
正面
①3.2
1-8
22-24
100-120
160—190
反面
①3.2
1'—
12
22-24
100-120
200--250
8.2试验项目
由于焊接试板较短，试样取样按3.2中说明对常温下试验项目有
所减少，其它试验要求及试样加工尺寸均同3.2中各条款。
试验与检查项目表二十九
试验与检查种类
试验温度
数量
备注
外观检查
全长
射线探伤
全长
横向拉伸试验
常温
0
弯曲试验
侧弯
常温
1
冲击试验
焊缝区
常温
0
横向拉伸试验
4K
（-269I）
3
纵向拉伸试验
1
化学成分
测定C、Mn、Si、P、S、Ni、Cr、Mo、N
磁导率
1.01.
表二十
8.3试验检查结果
检查项目
检查结果
外观检查
焊缝表面成形均匀，平滑地向母材过渡，无裂、焊瘤和咬边等有害缺陷。
X射线探伤
按GB332087标准执行，均为I级合格片。
试板编号为
0&
横向拉力试验（常温）
抗拉强度
2
（N/mm）
—
弯曲试验（常温）
d=40；a=180°
侧弯
完好。
冲击试验（常温）
Akv（J）
焊缝中心
—・
横向拉伸试验（超低温）
抗拉强度
ob（Mpa）
1189;1225;1251.
屈服强度
O2（Mpa）
—
延伸率
S（%）
13.9;25.7;26.5.
横向拉伸试验（超低温）
抗拉强度
ob（Mpa）
1197
屈服强度
O2（Mpa）
---
延伸率
S（%）
27.5
磁导率
卩<1.01
焊缝金属化学成分表三十
施焊焊材
X元素
C
Mn
Si
P
S
Ni
Cr
Mo
N
要求
<0.03
<2.0
<1.0
<0.046
<0.015
11.0〜14.
0
16.5〜18.
5
2.50
〜3.0
6
0.12
〜0.2
2
OK64.6
3
0.035
2.60
0.50
0.019
0.010
15.8
18.0
2.92
0.14
工艺性能：
引弧性好，脱渣性较好，熔池流动性较好，应属于弱碱性药皮。
九SANDVIK和ESAB公司焊条立对接试验
焊接基本规程同上。
1第一次试验焊缝拍片均不满足要求，据实际情况分析，对焊条的立对接还需通过试验进一步掌握其特性。
2第二次试烧立焊缝，由于SANDVIK公司焊条不够，仅施焊了
ESAB公司尝的焊条，拍片结果一张为I级片，一张有部分夹渣，评定为I级片。
常温下试验正在进行中，结果附后。
十结论
由上述试验结果可以看出，焊丝TWE-316LM2和焊条TS-
316LN施焊由于常温下弯曲指标不合格。
焊条25.22.2LMnB和焊条OK64.63施焊指标与要求比较接近，可以考虑采用。
共17页第17页
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