如何进行C-Mn钢16MnR与白铜BFe30-1-1间的焊接

    (1)工况  海洋工程中的热交换器水盖封头以16MnR与BFe30-1-1/16MnR复合钢制成，16MnR板厚为40mm, BFe30-1-1/16MnR复合钢板厚为19mm，铁白铜BFe30-1-1与16MnR的化学成分和力学性能见表11-47、表11-48。

    表11-47    BFe30-1-1与16MnR的化学成分（质量分数，%）

    表11-48    BFe30-1-1与16MnR的力学性能

   (2)焊接性分析  主要问题是：铁白铜熔点低于16MnR，电导率、热导率、线胀系数则高于16MnR，焊接时可能发生电弧磁偏吹、应力分布不均匀及有一定热裂倾向。可采用过渡层焊接法、选用过渡层焊接材料或母材予以克服，本例选择前者。

    图11-27    焊接工艺评定试件坡口形式

   a) BFe30-1-1/16MnR接头；b)16MnR-BFe30-1-1/16MnR接头

   (3)焊接工艺评定  产品包含BFe30-1-1与16MnR间、16MnR与BFe30-1-1/16MnR复合钢间两种接头形式，须分别进行焊接工艺评定。评定所用试件坡口形式如图11-27所示，试件规格及试验要求按JB 4708《钢制压力容器焊接工艺评定》规定。

    采用焊条电弧焊方法，选用ENi-1焊条焊接过渡层，J507焊条焊接基层，ECuNiB焊条焊接复层。以尽可能小的电流施焊，并控制层温不超过60℃，焊接参数见表11-49。

    表11-49    两种接头焊接工艺评定的焊接参数（SMAW焊直流反接）

   (4)产品焊接  产品结构示意于图11-28。采用了两套制作方案：①BFe30-1-1制封头，16MnR制法兰；②16MnR制法兰，BFe30-1-1/16MnR复合钢制封头。第一套方案中，封头拼接为同质材料间焊接，封头与法兰间拼接为异种材料间焊接，需采用纯镍焊条，制造成本较高；第二套方案中，封头拼接为异种材料间焊接，封头与法兰间拼接则为同质材料间焊接，仅复层和过渡层需采用昂贵的纯镍和Inconel型焊条，其余均可使用廉价的结构钢焊条，使制造成本大大下降。两套方案接头形式如图11-29所示，均采用焊接工艺评定的焊接参数。在做好坡口及其附近区域清理工作，避免碳钢焊条在白铜侧的引弧及飞溅，严控白铜母材S、P、Pb等杂质的基础上，分别应用于第一台和第二台产品的两套方案的焊接都获得了成功。

    图11-28    产品结构示意图

    图11-29    两套方案接头形式示意图

   a)用于第一台产品的封头-法兰接头形式

   b)用于第二台产品的封头拼焊接头形式

   (5)结果评定  2种接头焊接工艺评定的力学性能试验结果见表11-50，都能符合产品技术条件要求。按此工艺焊接的2台产品运行也都正常。

    表11-50    焊接工艺评定的焊接接头力学性能试验结果

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