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摘要：本文对南钢生产的36mm厚度的低温容器板Q345R-HIC进行了埋弧焊（SAW）焊接工艺适用性研究。结果表明南钢生产的36mm低温容器板Q345R-HIC采用埋弧焊工艺，在焊接速度达到50cm/min时，焊接热影响区最高硬度为237HV，焊接接头的综合力学性能良好，达到标准要求。
关键词：Q345R-HIC；埋弧焊；SAW；低温容器；焊接性能；研究。
0序言
Q345R-HIC钢是一种抗氢钢，主要用于制造各种压力容器。现在压力容器基本为全焊结构，焊接成为生产制造压力容器的主要工艺，但是焊接技术本身具有加热、快速冷却以及添加焊接材料的特点，使得焊接接头的组织和性能产生了不均匀性。很多有压力容器的工作环境很恶劣，在硫化氢腐蚀溶液中服役，这样焊接接头就会成为薄弱环节和腐蚀失效的部分，容易发生氢致开裂。由于压力容器在硫化氢环境中发生腐蚀开裂问题日益严重，造成很大的损失，因此研究焊接接头在湿硫化氢溶液中的氢致开裂具有很大的意义。
1试验钢板
试验采用厚度为34mm的Q345R-HIC钢板，其化学成分、力学性能、HIC结果分别见表1、表2和表3。
表1 钢板的化学成分（Wt%）
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表2 钢板的力学性能
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表3 HIC试验结果
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标准：GB713-2014（附录A）
2 板材对接焊接接头力学性能测试
2.1 试验条件
本试验试板尺寸为600mm×200mm×34mm，试板长度方向平行于钢板的轧制方向，坡口形式采用X型坡口，如图1所示。埋弧焊（SAW）采用直径为Φ4.0mm的CHW-SHA埋弧焊丝，匹配焊剂为SJ101，熔敷金属的化学成份见表4，力学性能见表5，焊接条件见表6。
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图1 焊接坡口示意图
表4CHW-SHA+SJ101熔敷金属化学成分（Wt%）
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表5CHW-SHA+SJ101熔敷金属力学性能
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表6试板焊接条件
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2.2 焊接接头拉伸试验结果
34mm厚Q345R-HIC钢板埋弧焊焊接接头拉伸试验结果见表7，焊接接头的拉伸试件形貌见图2。
表7 焊接接头拉伸试验结果
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a、35kJ/cm b、45kJ/cm
图2 焊接接头拉伸试件形貌
2.3焊接接头弯曲试验结果
34mm厚Q345R-HIC钢板埋弧焊焊接接头弯曲结果见表8，焊接接头的弯曲试件形貌见图3。
表8 焊接接头弯曲试验结果
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a、35kJ/cm b、45kJ/cm
图3焊接接头弯曲试件形貌
2.4焊接接头冲击试验结果
34mm厚Q345R-HIC钢板埋弧焊焊接接头各部位冲击试验结果见表9。
表9 焊接接头冲击试验结果
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2.5焊接接头微观组织结果
34mm厚Q345R-HIC钢板钢板埋弧焊焊接接头微观组织照片见图4~图5。
c、细晶区 b、粗晶区
a、焊缝 b、熔合线
图5 45kJ/cm焊接接头微观组织（200×）
3 板材对接焊接接头耐蚀性能测试
3.1试验条件
本次试验使用的容器有很高的密闭性，容器有足够的容积放置试验试样，并且具有充气和导入硫化氢气体的进出口管路。
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图6 典型的试验装置简图
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3.2 试样制备
试样的截取、制备按国标GB8650规定制取，如图4.2、4.3所示。
试板焊接完成后，需通过探伤确保焊接接头没有裂纹和气孔等缺陷，这样有利于抗氢开裂。
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图7 取样位置
3.3氢致裂纹的检查
试验结束后，每个产品试板试样应该按图4.4所示的位置来切取并检查指定的表面。
检查指定表面时，每个断面都应该进行浸蚀和金相抛光，以便把裂纹与小夹杂物、分层、划痕和其他不连续的缺陷区分开。
观察腐蚀后的断面，应按金相抛光后在金相显微镜下观察微观裂纹：
裂纹敏感率：CSR=∑（a×b）/（W×T）×100%
裂纹长度率：CSR=∑a / W ×100%
裂纹厚度率：CSR=∑b / T ×100%
式中：
a -裂纹长度，单位为mm；
b -裂纹宽度，单位为mm；
W-试样宽度，单位为mm；
T-试样厚度，单位为mm。
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图8 裂纹长度和宽度测量图
3.4氢致裂纹的检查
试样经过96小时浸泡后，拿出试样用金属丝刷清洗干净后用肉眼观察试样表面，检查是否存在氢鼓泡现象。
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a、35KJ b、45KJ
图9 HIC试样宏观形貌
表11 焊接接头HIC试验结果
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图10 45KJ/cm HIC试样微观形貌（500╳）
5 结论
1、Q345R-HIC钢具有较好的焊接工艺适应性，采用试验给出的焊接工艺（埋弧焊SAW，热输入范围：35KJ/cm~45KJ/cm）及焊接材料匹配，成型性良好，能够获得满意的接头性能。
2、Q345R-HIC钢是一种抗氢钢，采用试验给出的焊接工艺及焊接材料匹配，能够得到抗HIC性能良好的焊接接头。
参考文献：
[1]王建成。低温压力容器设计要点综述及注意事项【J】。技术与市场，2019.12（10）：137-138。
[2]陈晶。低温压力容器的焊接制造解析【J】。化工管理，2019.5（11）：91。