09MnNiDR材料焊接和热处理工艺

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09MnNiDR 材料焊接和热处理工艺

　　 0　前言

　　 09MnNiDR 为铁素体+少量珠光体型低温用钢，可用于制备-45～-70　℃低温压力容

器。Mn，Ni 为其主要合金元素，Mn 通过固溶强化来提高钢材的强度，而 Ni 能改善铁素体的

低温韧性，并具有明显降低冷脆转变温度的作用。目前，09MnNiDR 钢主要应用于石油、化工

设备的低温容器制造。

　　标准 GB　3531 D2014　�《低温压力容器用钢板》中，将 09MnNiDR　在-70　℃低温冲击值提

高到了 60　J ≤，同时硫含量降低至 0.008%，相比于 GB　3531 D2008　�《低温压力容器用低合金

钢板》有较大的提高。特别是对冲击值要求的提高，增大了其焊接和热成型的难度，之前的研

究结果不一定适应于新标准的要求。因此，文中从焊接材料的选型、焊接过程中规范的控制、

焊后热处理温度及热成型温度的选择等方面开展试验研究。

　　 1　焊接工艺研究

　　 1.1　母材要求

　　标准规定 09MnNiDR 低温钢母材的合金成分及力学性能见表 1及表 2。原材料供货状态为

正火状态，正火温度为 910　℃。

　　 1.2　焊材选型

　　 1.2.1　试验条件

　　根据母材性能，焊条电弧焊选择了 3种焊材，分别是焊条 M1　，焊条 M2，焊条 M3。自动

焊焊材有两种，分别是 W1 和W2。对以上焊材采用如图 1所示的坡口进行堆焊全焊缝金属，

焊接参数见表 3。

　　在厚度为 50　mm 的试板上堆焊完后，按照 620　℃温度进行焊后热处理 3　h，如图 2所示。

　　 1.2.2　试验结果

　　焊材熔敷金属合金化学成分见表 4。堆焊焊缝金属的拉伸、弯曲、冲击

（按 NB/T47014 D2011�《承压设备焊接工艺评定》，下同）等力学性能试验结果见表 5。

　　从表 4 　，5看出，3种焊条均能满足标准要求的抗拉强度和屈服强度值，弯曲也合格，焊

条M2 的抗拉强度最高，与其化学元素 Si，Mn 含量高有关，这两种元素均为强化元素。焊条

M3 冲击吸收能量不满足标准规定的 60　J。焊条 M1，M2 均满足要求且数据很接近。因此，焊

条M1，M2 可以作为 09MnNiDR 低温钢焊条电弧焊焊接材料。

　　从表 5数据显示，W1 和W2 自动焊焊材的抗拉强度均满足 GB　3531 D2014　�《低温压力容

器用钢板》标准要求，弯曲合格，冲击吸收能量 W1，W2 满足要求，且有较大的富裕度。因

此，W1 和W2 埋弧焊焊材均能满足标准要求，可以用于 09MnNiDR 低温钢的焊接。

　　根据上述试验，在后续试验中，焊条选择 M1，埋弧焊焊材选择 W2。

　　 1.3　焊接工艺试验

　　 1.3.1　试验条件

　　在不同焊接热输入和热处理规范下进行试验，具体试验条件见表 6。坡口如图 3所示。

[LM]

　　 1.3.2　试验结果

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摘要：

09MnNiDR材料焊接和热处理工艺　　0　前言　　09MnNiDR为铁素体+少量珠光体型低温用钢，可用于制备-45～-70　℃低温压力容器。Mn，Ni为其主要合金元素，Mn通过固溶强化来提高钢材的强度，而Ni能改善铁素体的低温韧性，并具有明显降低冷脆转变温度的作用。目前，09MnNiDR钢主要应用于石油、化工设备的低温容器制造。　　标准GB　3531D2014　�《低温压力容器用钢板》中，将09MnNiDR　在-70　℃低温冲击值提高到了60　J≤，同时硫含量降低至0.008%，相比于GB　3531D2008　�《低温压力容器用低合金钢板》有较大的提高。特别是对冲击值要求的提高，增大了其焊接...

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