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SUMITEN610F-TMC钢焊接接头消氢及消应热处理比对分析

文档作者：陈忠敏文档来源：中国水利水电第十四工程局有限公司		点击数：	更新时间： 2025年05月30日
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第39卷第9期
2016年09月
水电站机电技术V01．39 No．9
Mechanical&amp;amp;Electrical Technique of Hydropower Station Sep．2016 49
SUMITEN61 OF—TMC钢焊接接头消氢及消应热处理比对分析
陈忠敏
(中国水利水电第十四工程局有限公司，云南昆明650032)
摘要：SUMITEN610F—TMC钢属低碳高强度钢，强度等级610 MPa，高强钢焊接工艺参数的合理性至关重要。本文
通过在相同焊接方法、焊接条件及焊接参数下，采取分组焊接工艺评定比对，进行拉伸、冲击、弯曲、硬度及宏观金相
试验，分析及评估消氢及消应焊后热处理对SUMITEN610F-TMC钢的焊接接头综合机械性能的影响，为该材料的焊
后热处理选择提供施工经验与技术借鉴。
关键词：SUMITEN610F—TMC钢；焊接接头；消氢及消应热处理；比对分析
中图分类号：TG40 文献标识码：B 文章编号：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简称CCS)
水电站工程共布置2条压力管道，1管4机，主管进口
内径5．2in，支管出口内径2．6in，工程量约为10000t，
其中岔管管壁最厚88 IBm，肋板最大厚度170 mIn。
压力钢管材料采用日本住友金属工业株式会社
SUMITEN610钢，钢板厚度100 mm以下按TMCP
(控温控轧)状态交货，材料牌号SUM—
ITEN610F—TMC；钢板厚度100 mm以上按QT(调
质)状态交货，材料牌号SUMITEN610Z。该材料含碳
量、碳当量及裂纹敏感性低，焊接性能好，强度等级
610MPa。
CCS电站主合同约定：该电站所有设计及施工
项目均采用美国技术标准。SUMITEN610钢未收集
在ASME规范材料标准中，无法对应规范中的钢板
类别号，焊后热处理的选择无技术标准可供参考。施
工前，业主及咨询要求钢管所有对接焊缝进行600 oC
×2 h焊后热处理消应(P咖)，中国承建方建议高
强钢不宜做焊后热处理消应fl】，焊后消氢处理可以一
定程度减小高强钢的焊接残余应力121，在选取相互匹
配的焊材和合适的焊接工艺情况下，进行200 oC X 2 h
的消氢后热处理，即可获得合格的焊接接头。但业主
及咨询坚持己见，无法说服。
经与业主及咨询协商，采取分组焊接试验比对
方法决定是否进行焊后高温热处理：相同焊接方法、
焊接条件及焊接参数下在试板上施焊，焊后1组进
行200 oC X 2 h的消氢处理，另1组进行600 oC X 2 h
热处理消应，消氢及消应处理采用履带式电加热块
加热，焊接试块加工后在厄瓜多尔基多工业大学进
行拉伸、冲击、弯曲、硬度及宏观金相试验。
本文依托CCS水电站焊接工艺评定试验，对
SUMIrI'EN6lOF—TMC钢焊接试板的焊缝及热影响区
进行力学性能试验比对，分析及评估消氢及消应热
处理对焊接接头综合性能的影响，为该材料的焊后
热处理选择提供施工经验与技术借鉴。
2焊接工艺评定试验项目及方法
焊接方法采用焊条电弧焊(SMAW)、气体保护
焊(GMAW)及埋弧焊(SAw)三种方法分别施焊，母
材SUMITEN610F—TMC，焊接材料为日铁住金溶接
工业株式会社焊材：NITrETSU L_62CF(焊条)、NIT—
TETSU Y一204B(埋弧焊丝)、NITTE鸭U YM一60C(气
保焊丝)。焊接工艺评定试验项目见下页表l，评定
方法及检测标准按ASME《锅炉及压力容器规范第
Ⅸ卷焊接和钎焊评定》及ASTM E18{金属材料洛
氏硬度的标准试验方法》执行，评定项目为拉伸、弯
曲、冲击、硬度及宏观金相。
3试验对比分析
对接坡口试验的取样位置见下页图l，试样加
收稿日期：2016—06—03
作者简介：陈忠敏(1970--)，女，高级工程师，从事水工金属结构制
造及安装工作。
万方数据
表1焊接工艺评定试验项目
注：(1)PWHT栏“无”表示未进行焊后热处理消应，只进行消氢处理。
(2)pwPS一预焊接工艺规程。
工后进行力学性能试验，根据基多工业大学的技术
报告，进行各项试验对比分析。
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3．1拉伸试验
拉伸试验检测按ASME第Ⅸ卷QW一150执行，
试验数据及结果见表2。
除02组的拉伸强度不合格外，其他组号的拉伸
试验均合格。为避免试验出现偶然因素，对0l及02
组再次补充取样进行拉伸试验对比，0l组号拉伸试
验实测值分别为690 MPa、802 MPa；02组号实测值
分别为578 MPa、585 MPa，补充试样的拉伸试验依
然是02组不合格，排除了试验发生的偶然因素。
数据分析：试验数据说明试样进行焊后热处理
消应后，拉伸强度敏感度高，强度波动大，稳定性差。
拉伸试验对比情况见图2所示。
匡SiVolor1)enolinado
l+P-l仃
l·
图2拉伸试验对比示意图
3．2弯曲试验
弯曲试验检测按ASME第Ⅸ卷QW一160执行，
试验结果为所有试样的导向弯曲试验均合格。
试验分析：焊后热处理消应对试样弯曲无明显
影响。
万方数据
第9期陈忠敏：SuMnEN610F一7聊C钢焊接接头消氢及消应热处理比对分析51
3．3冲击试验
冲击试验检测按ASME第Ⅸ卷QW一170执行，
试验数据及结果见下页表3及表4。
数据分析：在0 oC及一20℃时，消氢处理的试样
冲击韧性均比热处理消应的试样高，表明热处理消
应对试样的冲击韧性有显著的下降，数据比对情况
见图3～图6。
图3—20。C韧性试验(热影响区)数据对比图
l+N0 M
I三iVol!or：Denominad01 l—．-
图4—20℃韧性试验(焊缝区)数据对比图
f+NO P州T l+Si P硎T L二±二竖且旦』盟堕蚵剑
图5 0℃韧性试验(热影响区)数据对比图
l+N0 P州T
l+Si嗍T
l十Volor I)enominado
图6 0℃韧性试验(焊缝区)数据对比图
3．4硬度试验
硬度试验检测按ASTM E18《金属材料洛氏硬
度的标准试验方法》执行，分别在母材、热影响区、焊
缝区进行硬度测试，每组试样测试3行13列，根据
测试数据绘图，见图7～图10。
图7 01与02组的硬度对比图
图8 03与04组的硬度对比图
图9 05与06组的硬度对比图
图10 07与08组的硬度对比图
数据分析：根据图7～图10所示，显而易见，焊
后热处理消应后的试样硬度有所降低。
3．5宏观金相检验
宏观金相检验按ASME第Ⅸ卷QW一183执行，
检验情况为所有试样的焊缝与母材基体熔合较好，
焊缝区域未发现缺陷，其中第10组试样的焊缝完
好，第2组试样的断裂位置发生在基体与焊缝熔合
处，其他试样断裂位置发生在基体材料处。
数据分析：宏观金相显示，所有的完整焊缝试样
中母材与焊接材料熔合良好，在焊缝区域无任何缺
陷存在。但02组拉伸试验的断口位置在母材与焊缝
之间的熔合处，且低于母材抗拉强度，说明试样拉伸
∞
％
∞
；g
∞
％
伯
万方数据
52 水电站机电技术第39卷
表3 0℃冲击试验数据与结果
CCS-01 SAW(SMAW打底) 1G 无
CCS-02 SAW(SMAW打底) 1G 是
CCS一03 SAW(GMAW打底) lG 无
CCS一04 SAW(GMAW打底) 1G 是
CCS一05 SMAW 3G 无
CCS一06 SMAW 3G 是
CCS一07 SMAW 4G 无
CCS一08 SMAW 4G 是
CCS一11 GMAW 3G 无
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
(下转第61页)
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万方数据
第9期陈琳：水电站施工索赔原因分析及处理对策61
赔工作的顺利进行。
8．2商签好合同协议
索赔资料提交后，及时与业主沟通商讨，确定索
赔金额和相关事项，以补充协议的形式进行确认，为
合同结算做好基础性资料。
8．3对口头变更指令要得到确认
对于现场的口头指令，以备忘录的形式进行确
认，或要求业主、监理以书面文函的形式下达，便于
在索赔事项发生后有充分依据提前索赔意向，理顺
索赔工作。
8．4及时发出“索赔通知书”
索赔通知书及时送达监理和业主单位。由于正
式的索赔资料需要准备很多数据，并需要有详细的
计算过程，然后才可以正式上报。但因有时效性的限
制，所以在正式资料出来之前，先发索赔通知书，提
交业主和监理单位，让其对索赔事项做好准备，对于
延续事项，及时发出索赔意向通知书，还可以记录索
赔开始的时间。
8．5索赔事由要论证充分
是否属于索赔范围，要依据合同及相关法律法
规，进行充分论证，实施过程中，可以先与监理及业
主单位的合同管理人员进行分析探讨，在不违背原
则的大前提下，进行妥当处理。
8．6力争友好解决。防止对立情绪
索赔问题，涉及到业主和施工方双方的利益问
题，立场不同，观点也不完全相同，在处理经济纠纷
问题的过程中，难免有不一致的意见，出现分歧时，
双方应该友好协商解决，不可产生对立情绪，否则只
会造成两败俱伤的尴尬局面。
8．7力争单项索赔，避免一揽子索赔
在处理索赔事项时，原则上一事一处理，避免将
几个索赔事项放在一个索赔报告中进行处理，一则
索赔理由不相同，计算方式各异，容易混淆；二则几
个索赔事项放在一起，将使索赔额增多，审批权限上
移后导致审批程序繁琐。
8．8索赔计价方法和款额应适当
计算索赔金额时，要有理有据，方法得当，金额
合理。必须依据国家计量定额进行索赔工程量的计
量，依据相关计价原则计算索赔金额，最后索赔金额
及有关资料必须要经得起审计部门的审核、检查。
9小结
近年来，随着大家法律意识的增加，工程索赔现
象日益增多，索赔的费用也日益增多，同时也成为上
级部门及审计部门审查的重点科目，为真实、准确反
映索赔情况，承包方应建立、健全工程索赔台账或档
案，详细记录索赔发生的原因，索赔发生的时间、索
赔意向提交时间、索赔结束时间，索赔申请工期和费
用，监理工程师审核结果，发包方审批结果等内容，
规范工程索赔事项，为企业挽回不必要的经济损失。
(上接第52页)
强度对热处理消应敏感性高且波动较大。
4结论
通过焊接工艺对比试验，结论如下：
(1)SUMITEN610F—TMC钢在选取相互匹配的
焊材和合适的焊接工艺情况下，进行200℃×2h的
消氢处理，即可获得合格的焊接接头。
(2)在相同焊接参数条件下，焊后消氢处理比热
处理消应的焊接接头性能好。实施热处理消应后，焊
接接头性能降低，主要体现为抗拉强度敏感性高且
波动较大，冲击韧性显著降低。
(3)为保证良好的焊接接头性能，规避导致焊接接
头强度不稳定及韧|生降低的风险，SUMITEN610F—TMC
钢焊接后不宜实施焊后热处理消应。
(4)焊接工艺评定(消氢处理状态下)试验各项
指标均合格；预焊接工艺规程通过焊接工艺评定验
证，具备正确性及指导性。
通过焊接对比试验实践证实：高强钢当做焊后
热处理消应时，温度控制不好，很容易超过钢的调质
回火温度或控轧终了温度，改变其金相组织，从而恶
化其性崩”。最终CCS水电站压力钢管焊接只进行
200 oC×2 h的消氢处理，未进行600 oC×2 h的热
处理消应，在保证焊接质量的前提下，优化焊接工艺
参数，有效提高劳动生产率，施工速度得到显著提
高。
参考文献：
【1]GB 50766—2012水电水利工程压力钢管制作安装及验收
规范【S】．
【2】薛翠翠，李振岗，张建勋．焊后消氢处理工艺对高强钢焊接
残余应力的影响Ⅱ】．焊管，2013(10)．

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