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SUMITEN610F-TMC鋼焊接接頭消氫及消應(yīng)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(shù)：	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(shù)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(yīng)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(shù)的合理性至關(guān)重要。本文
通過在相同焊接方法、焊接條件及焊接參數(shù)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(yīng)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(jīng)驗與技術(shù)借鑒。
關(guān)鍵詞：SUMITEN610F—TMC鋼；焊接接頭；消氫及消應(yīng)熱處理；比對分析
中圖分類號：TG40 文獻標(biāo)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(nèi)徑5．2in，支管出口內(nèi)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(yè)株式會社
SUMITEN610鋼，鋼板厚度100 mm以下按TMCP
(控溫控軋)狀態(tài)交貨，材料牌號SUM—
ITEN610F—TMC；鋼板厚度100 mm以上按QT(調(diào)
質(zhì))狀態(tài)交貨，材料牌號SUMITEN610Z。該材料含碳
量、碳當(dāng)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(shè)計及施工
項目均采用美國技術(shù)標(biāo)準。SUMITEN610鋼未收集
在ASME規(guī)范材料標(biāo)準中，無法對應(yīng)規(guī)范中的鋼板
類別號，焊后熱處理的選擇無技術(shù)標(biāo)準可供參考。施
工前，業(yè)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(yīng)(P咖)，中國承建方建議高
強鋼不宜做焊后熱處理消應(yīng)fl】，焊后消氫處理可以一
定程度減小高強鋼的焊接殘余應(yīng)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(yè)主
及咨詢堅持己見，無法說服。
經(jīng)與業(yè)主及咨詢協(xié)商，采取分組焊接試驗比對
方法決定是否進行焊后高溫?zé)崽幚恚合嗤附臃椒ā?
焊接條件及焊接參數(shù)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(yīng)，消氫及消應(yīng)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(yè)大學(xué)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(qū)
進行力學(xué)性能試驗比對，分析及評估消氫及消應(yīng)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(jīng)驗與技術(shù)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(yè)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(biāo)準按ASME《鍋爐及壓力容器規(guī)范第
Ⅸ卷焊接和釬焊評定》及ASTM E18{金屬材料洛
氏硬度的標(biāo)準試驗方法》執(zhí)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(jié)構(gòu)制
造及安裝工作。
萬方數(shù)據(jù)
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(yīng)，只進行消氫處理。
(2)pwPS一預(yù)焊接工藝規(guī)程。
工后進行力學(xué)性能試驗，根據(jù)基多工業(yè)大學(xué)的技術(shù)
報告，進行各項試驗對比分析。
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劁l×寸接坡11焊取佯位囂劁
3．1拉伸試驗
拉伸試驗檢測按ASME第Ⅸ卷QW一150執(zhí)行，
試驗數(shù)據(jù)及結(jié)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(xiàn)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(fā)生的偶然因素。
數(shù)據(jù)分析：試驗數(shù)據(jù)說明試樣進行焊后熱處理
消應(yīng)后，拉伸強度敏感度高，強度波動大，穩(wěn)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(zhí)行，
試驗結(jié)果為所有試樣的導(dǎo)向彎曲試驗均合格。
試驗分析：焊后熱處理消應(yīng)對試樣彎曲無明顯
影響。
萬方數(shù)據(jù)
第9期陳忠敏：SuMnEN610F一7聊C鋼焊接接頭消氫及消應(yīng)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(zhí)行，
試驗數(shù)據(jù)及結(jié)果見下頁表3及表4。
數(shù)據(jù)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(yīng)的試樣高，表明熱處理消
應(yīng)對試樣的沖擊韌性有顯著的下降，數(shù)據(jù)比對情況
見圖3～圖6。
圖3—20。C韌性試驗(熱影響區(qū))數(shù)據(jù)對比圖
l+N0 M
I三iVol!or：Denominad01 l—．-
圖4—20℃韌性試驗(焊縫區(qū))數(shù)據(jù)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(qū))數(shù)據(jù)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(qū))數(shù)據(jù)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(biāo)準試驗方法》執(zhí)行，分別在母材、熱影響區(qū)、焊
縫區(qū)進行硬度測試，每組試樣測試3行13列，根據(jù)
測試數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)分析：根據(jù)圖7～圖10所示，顯而易見，焊
后熱處理消應(yīng)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(zhí)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(qū)域未發(fā)現(xiàn)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(fā)生在基體與焊縫熔合
處，其他試樣斷裂位置發(fā)生在基體材料處。
數(shù)據(jù)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(qū)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(shù)據(jù)
52 水電站機電技術(shù)第39卷
表3 0℃沖擊試驗數(shù)據(jù)與結(jié)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(zhuǎn)第61頁)
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萬方數(shù)據(jù)
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(xié)議
索賠資料提交后，及時與業(yè)主溝通商討，確定索
賠金額和相關(guān)事項，以補充協(xié)議的形式進行確認，為
合同結(jié)算做好基礎(chǔ)性資料。
8．3對口頭變更指令要得到確認
對于現(xiàn)場的口頭指令，以備忘錄的形式進行確
認，或要求業(yè)主、監(jiān)理以書面文函的形式下達，便于
在索賠事項發(fā)生后有充分依據(jù)提前索賠意向，理順
索賠工作。
8．4及時發(fā)出“索賠通知書”
索賠通知書及時送達監(jiān)理和業(yè)主單位。由于正
式的索賠資料需要準備很多數(shù)據(jù)，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(fā)索賠通知書，提
交業(yè)主和監(jiān)理單位，讓其對索賠事項做好準備，對于
延續(xù)事項，及時發(fā)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(jù)合同及相關(guān)法律法
規(guī)，進行充分論證，實施過程中，可以先與監(jiān)理及業(yè)
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(dāng)處理。
8．6力爭友好解決。防止對立情緒
索賠問題，涉及到業(yè)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(jīng)濟糾紛
問題的過程中，難免有不一致的意見，出現(xiàn)分歧時，
雙方應(yīng)該友好協(xié)商解決，不可產(chǎn)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(quán)限上
移后導(dǎo)致審批程序繁瑣。
8．8索賠計價方法和款額應(yīng)適當(dāng)
計算索賠金額時，要有理有據(jù)，方法得當(dāng)，金額
合理。必須依據(jù)國家計量定額進行索賠工程量的計
量，依據(jù)相關(guān)計價原則計算索賠金額，最后索賠金額
及有關(guān)資料必須要經(jīng)得起審計部門的審核、檢查。
9小結(jié)
近年來，隨著大家法律意識的增加，工程索賠現(xiàn)
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(yīng)建立、健全工程索賠臺賬或檔
案，詳細記錄索賠發(fā)生的原因，索賠發(fā)生的時間、索
賠意向提交時間、索賠結(jié)束時間，索賠申請工期和費
用，監(jiān)理工程師審核結(jié)果，發(fā)包方審批結(jié)果等內(nèi)容，
規(guī)范工程索賠事項，為企業(yè)挽回不必要的經(jīng)濟損失。
(上接第52頁)
強度對熱處理消應(yīng)敏感性高且波動較大。
4結(jié)論
通過焊接工藝對比試驗，結(jié)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(shù)條件下，焊后消氫處理比熱
處理消應(yīng)的焊接接頭性能好。實施熱處理消應(yīng)后，焊
接接頭性能降低，主要體現(xiàn)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(guī)避導(dǎo)致焊接接
頭強度不穩(wěn)定及韌|生降低的風(fēng)險，SUMITEN610F—TMC
鋼焊接后不宜實施焊后熱處理消應(yīng)。
(4)焊接工藝評定(消氫處理狀態(tài)下)試驗各項
指標(biāo)均合格；預(yù)焊接工藝規(guī)程通過焊接工藝評定驗
證，具備正確性及指導(dǎo)性。
通過焊接對比試驗實踐證實：高強鋼當(dāng)做焊后
熱處理消應(yīng)時，溫度控制不好，很容易超過鋼的調(diào)質(zhì)
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(yīng)，在保證焊接質(zhì)量的前提下，優(yōu)化焊接工藝
參數(shù)，有效提高勞動生產(chǎn)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(guī)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(yīng)力的影響Ⅱ】．焊管，2013(10)．

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