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SUMITEN610F-TMC鋼焊接接頭消氫及消應熱處理比對分析

文檔作者：陳忠敏文檔來源：中國水利水電第十四工程局有限公司		點擊數：	更新時間： 2025年05月30日
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第39卷第9期
2016年09月
水電站機電技術V01．39 No．9
Mechanical&amp;amp;Electrical Technique of Hydropower Station Sep．2016 49
SUMITEN61 OF—TMC鋼焊接接頭消氫及消應熱處理比對分析
陳忠敏
(中國水利水電第十四工程局有限公司，云南昆明650032)
摘要：SUMITEN610F—TMC鋼屬低碳高強度鋼，強度等級610 MPa，高強鋼焊接工藝參數的合理性至關重要。本文
通過在相同焊接方法、焊接條件及焊接參數下，采取分組焊接工藝評定比對，進行拉伸、沖擊、彎曲、硬度及宏觀金相
試驗，分析及評估消氫及消應焊后熱處理對SUMITEN610F-TMC鋼的焊接接頭綜合機械性能的影響，為該材料的焊
后熱處理選擇提供施工經驗與技術借鑒。
關鍵詞：SUMITEN610F—TMC鋼；焊接接頭；消氫及消應熱處理；比對分析
中圖分類號：TG40 文獻標識碼：B 文章編號：1672—5387(2016)09-0049—05
DOI：10．135990．cnki．1l一5130．2016．09．017
1引言
科卡科多辛克雷(Coca codo Sinclair簡稱CCS)
水電站工程共布置2條壓力管道，1管4機，主管進口
內徑5．2in，支管出口內徑2．6in，工程量約為10000t，
其中岔管管壁最厚88 IBm，肋板最大厚度170 mIn。
壓力鋼管材料采用日本住友金屬工業株式會社
SUMITEN610鋼，鋼板厚度100 mm以下按TMCP
(控溫控軋)狀態交貨，材料牌號SUM—
ITEN610F—TMC；鋼板厚度100 mm以上按QT(調
質)狀態交貨，材料牌號SUMITEN610Z。該材料含碳
量、碳當量及裂紋敏感性低，焊接性能好，強度等級
610MPa。
CCS電站主合同約定：該電站所有設計及施工
項目均采用美國技術標準。SUMITEN610鋼未收集
在ASME規范材料標準中，無法對應規范中的鋼板
類別號，焊后熱處理的選擇無技術標準可供參考。施
工前，業主及咨詢要求鋼管所有對接焊縫進行600 oC
×2 h焊后熱處理消應(P咖)，中國承建方建議高
強鋼不宜做焊后熱處理消應fl】，焊后消氫處理可以一
定程度減小高強鋼的焊接殘余應力121，在選取相互匹
配的焊材和合適的焊接工藝情況下，進行200 oC X 2 h
的消氫后熱處理，即可獲得合格的焊接接頭。但業主
及咨詢堅持己見，無法說服。
經與業主及咨詢協商，采取分組焊接試驗比對
方法決定是否進行焊后高溫熱處理：相同焊接方法、
焊接條件及焊接參數下在試板上施焊，焊后1組進
行200 oC X 2 h的消氫處理，另1組進行600 oC X 2 h
熱處理消應，消氫及消應處理采用履帶式電加熱塊
加熱，焊接試塊加工后在厄瓜多爾基多工業大學進
行拉伸、沖擊、彎曲、硬度及宏觀金相試驗。
本文依托CCS水電站焊接工藝評定試驗，對
SUMIrI'EN6lOF—TMC鋼焊接試板的焊縫及熱影響區
進行力學性能試驗比對，分析及評估消氫及消應熱
處理對焊接接頭綜合性能的影響，為該材料的焊后
熱處理選擇提供施工經驗與技術借鑒。
2焊接工藝評定試驗項目及方法
焊接方法采用焊條電弧焊(SMAW)、氣體保護
焊(GMAW)及埋弧焊(SAw)三種方法分別施焊，母
材SUMITEN610F—TMC，焊接材料為日鐵住金溶接
工業株式會社焊材：NITrETSU L_62CF(焊條)、NIT—
TETSU Y一204B(埋弧焊絲)、NITTE鴨U YM一60C(氣
保焊絲)。焊接工藝評定試驗項目見下頁表l，評定
方法及檢測標準按ASME《鍋爐及壓力容器規范第
Ⅸ卷焊接和釬焊評定》及ASTM E18{金屬材料洛
氏硬度的標準試驗方法》執行，評定項目為拉伸、彎
曲、沖擊、硬度及宏觀金相。
3試驗對比分析
對接坡口試驗的取樣位置見下頁圖l，試樣加
收稿日期：2016—06—03
作者簡介：陳忠敏(1970--)，女，高級工程師，從事水工金屬結構制
造及安裝工作。
萬方數據
表1焊接工藝評定試驗項目
注：(1)PWHT欄“無”表示未進行焊后熱處理消應，只進行消氫處理。
(2)pwPS一預焊接工藝規程。
工后進行力學性能試驗，根據基多工業大學的技術
報告，進行各項試驗對比分析。
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3．1拉伸試驗
拉伸試驗檢測按ASME第Ⅸ卷QW一150執行，
試驗數據及結果見表2。
除02組的拉伸強度不合格外，其他組號的拉伸
試驗均合格。為避免試驗出現偶然因素，對0l及02
組再次補充取樣進行拉伸試驗對比，0l組號拉伸試
驗實測值分別為690 MPa、802 MPa；02組號實測值
分別為578 MPa、585 MPa，補充試樣的拉伸試驗依
然是02組不合格，排除了試驗發生的偶然因素。
數據分析：試驗數據說明試樣進行焊后熱處理
消應后，拉伸強度敏感度高，強度波動大，穩定性差。
拉伸試驗對比情況見圖2所示。
匡SiVolor1)enolinado
l+P-l仃
l·
圖2拉伸試驗對比示意圖
3．2彎曲試驗
彎曲試驗檢測按ASME第Ⅸ卷QW一160執行，
試驗結果為所有試樣的導向彎曲試驗均合格。
試驗分析：焊后熱處理消應對試樣彎曲無明顯
影響。
萬方數據
第9期陳忠敏：SuMnEN610F一7聊C鋼焊接接頭消氫及消應熱處理比對分析51
3．3沖擊試驗
沖擊試驗檢測按ASME第Ⅸ卷QW一170執行，
試驗數據及結果見下頁表3及表4。
數據分析：在0 oC及一20℃時，消氫處理的試樣
沖擊韌性均比熱處理消應的試樣高，表明熱處理消
應對試樣的沖擊韌性有顯著的下降，數據比對情況
見圖3～圖6。
圖3—20。C韌性試驗(熱影響區)數據對比圖
l+N0 M
I三iVol!or：Denominad01 l—．-
圖4—20℃韌性試驗(焊縫區)數據對比圖
f+NO P州T l+Si P硎T L二±二豎且旦』盟墮蚵劍
圖5 0℃韌性試驗(熱影響區)數據對比圖
l+N0 P州T
l+Si嗍T
l十Volor I)enominado
圖6 0℃韌性試驗(焊縫區)數據對比圖
3．4硬度試驗
硬度試驗檢測按ASTM E18《金屬材料洛氏硬
度的標準試驗方法》執行，分別在母材、熱影響區、焊
縫區進行硬度測試，每組試樣測試3行13列，根據
測試數據繪圖，見圖7～圖10。
圖7 01與02組的硬度對比圖
圖8 03與04組的硬度對比圖
圖9 05與06組的硬度對比圖
圖10 07與08組的硬度對比圖
數據分析：根據圖7～圖10所示，顯而易見，焊
后熱處理消應后的試樣硬度有所降低。
3．5宏觀金相檢驗
宏觀金相檢驗按ASME第Ⅸ卷QW一183執行，
檢驗情況為所有試樣的焊縫與母材基體熔合較好，
焊縫區域未發現缺陷，其中第10組試樣的焊縫完
好，第2組試樣的斷裂位置發生在基體與焊縫熔合
處，其他試樣斷裂位置發生在基體材料處。
數據分析：宏觀金相顯示，所有的完整焊縫試樣
中母材與焊接材料熔合良好，在焊縫區域無任何缺
陷存在。但02組拉伸試驗的斷口位置在母材與焊縫
之間的熔合處，且低于母材抗拉強度，說明試樣拉伸
∞
％
∞
；g
∞
％
伯
萬方數據
52 水電站機電技術第39卷
表3 0℃沖擊試驗數據與結果
CCS-01 SAW(SMAW打底) 1G 無
CCS-02 SAW(SMAW打底) 1G 是
CCS一03 SAW(GMAW打底) lG 無
CCS一04 SAW(GMAW打底) 1G 是
CCS一05 SMAW 3G 無
CCS一06 SMAW 3G 是
CCS一07 SMAW 4G 無
CCS一08 SMAW 4G 是
CCS一11 GMAW 3G 無
Pl—01
P2—01
P3—01
P1—02
P2—02
P3—02
Pl—03
P2-03
P3—03
P1-04
P2—)4
P3一04
P1-05
P2—05
P3—05
Pl—06
P2—06
P3—06
P1—07
P2—)7
P3—07
Pl—08
P2—08
P3—08
Pl—ll
P2一ll
P3一ll
47 合格
47 合格
47 合格
47 合格
47 合格
47 合格
47 合格
47 合格
47 合格
139 47 合格
59 47 合格
132 47 合格
87 47 合格
104 47 合格
48 47 合格
92 47 合格
47 合格
69 47 合格
(下轉第61頁)
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萬方數據
第9期陳琳：水電站施工索賠原因分析及處理對策61
賠工作的順利進行。
8．2商簽好合同協議
索賠資料提交后，及時與業主溝通商討，確定索
賠金額和相關事項，以補充協議的形式進行確認，為
合同結算做好基礎性資料。
8．3對口頭變更指令要得到確認
對于現場的口頭指令，以備忘錄的形式進行確
認，或要求業主、監理以書面文函的形式下達，便于
在索賠事項發生后有充分依據提前索賠意向，理順
索賠工作。
8．4及時發出“索賠通知書”
索賠通知書及時送達監理和業主單位。由于正
式的索賠資料需要準備很多數據，并需要有詳細的
計算過程，然后才可以正式上報。但因有時效性的限
制，所以在正式資料出來之前，先發索賠通知書，提
交業主和監理單位，讓其對索賠事項做好準備，對于
延續事項，及時發出索賠意向通知書，還可以記錄索
賠開始的時間。
8．5索賠事由要論證充分
是否屬于索賠范圍，要依據合同及相關法律法
規，進行充分論證，實施過程中，可以先與監理及業
主單位的合同管理人員進行分析探討，在不違背原
則的大前提下，進行妥當處理。
8．6力爭友好解決。防止對立情緒
索賠問題，涉及到業主和施工方雙方的利益問
題，立場不同，觀點也不完全相同，在處理經濟糾紛
問題的過程中，難免有不一致的意見，出現分歧時，
雙方應該友好協商解決，不可產生對立情緒，否則只
會造成兩敗俱傷的尷尬局面。
8．7力爭單項索賠，避免一攬子索賠
在處理索賠事項時，原則上一事一處理，避免將
幾個索賠事項放在一個索賠報告中進行處理，一則
索賠理由不相同，計算方式各異，容易混淆；二則幾
個索賠事項放在一起，將使索賠額增多，審批權限上
移后導致審批程序繁瑣。
8．8索賠計價方法和款額應適當
計算索賠金額時，要有理有據，方法得當，金額
合理。必須依據國家計量定額進行索賠工程量的計
量，依據相關計價原則計算索賠金額，最后索賠金額
及有關資料必須要經得起審計部門的審核、檢查。
9小結
近年來，隨著大家法律意識的增加，工程索賠現
象日益增多，索賠的費用也日益增多，同時也成為上
級部門及審計部門審查的重點科目，為真實、準確反
映索賠情況，承包方應建立、健全工程索賠臺賬或檔
案，詳細記錄索賠發生的原因，索賠發生的時間、索
賠意向提交時間、索賠結束時間，索賠申請工期和費
用，監理工程師審核結果，發包方審批結果等內容，
規范工程索賠事項，為企業挽回不必要的經濟損失。
(上接第52頁)
強度對熱處理消應敏感性高且波動較大。
4結論
通過焊接工藝對比試驗，結論如下：
(1)SUMITEN610F—TMC鋼在選取相互匹配的
焊材和合適的焊接工藝情況下，進行200℃×2h的
消氫處理，即可獲得合格的焊接接頭。
(2)在相同焊接參數條件下，焊后消氫處理比熱
處理消應的焊接接頭性能好。實施熱處理消應后，焊
接接頭性能降低，主要體現為抗拉強度敏感性高且
波動較大，沖擊韌性顯著降低。
(3)為保證良好的焊接接頭性能，規避導致焊接接
頭強度不穩定及韌|生降低的風險，SUMITEN610F—TMC
鋼焊接后不宜實施焊后熱處理消應。
(4)焊接工藝評定(消氫處理狀態下)試驗各項
指標均合格；預焊接工藝規程通過焊接工藝評定驗
證，具備正確性及指導性。
通過焊接對比試驗實踐證實：高強鋼當做焊后
熱處理消應時，溫度控制不好，很容易超過鋼的調質
回火溫度或控軋終了溫度，改變其金相組織，從而惡
化其性崩”。最終CCS水電站壓力鋼管焊接只進行
200 oC×2 h的消氫處理，未進行600 oC×2 h的熱
處理消應，在保證焊接質量的前提下，優化焊接工藝
參數，有效提高勞動生產率，施工速度得到顯著提
高。
參考文獻：
【1]GB 50766—2012水電水利工程壓力鋼管制作安裝及驗收
規范【S】．
【2】薛翠翠，李振崗，張建勛．焊后消氫處理工藝對高強鋼焊接
殘余應力的影響Ⅱ】．焊管，2013(10)．

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