摘要： 在湿硫化氢环境下，用SA516 Gr60（N）钢制造的压力容器，其焊接接头应具有可靠的力学和抗氢致开裂（HIC）及抗H2S应力腐蚀开裂（SSCC）的性能。本文对焊接接头的强度、塑形及冲击韧性、金相组织、腐蚀性能進行了研究。结果表明：在规定条件下，选择合理的焊接工艺，焊接接头的力学及抗腐蚀性能均符合标准要求，能够满足设备的使用要求。
Abstract： Under the condition of wet hydrogen sulfide， the welded joints of pressure vessels made of SA516 Gr60 （N） steel should have reliable mechanical and HIC/SSCC properties. In this paper， the strength of welded joints， plasticity and impact toughness， metallurgical structure， corrosion properties were studied. The results show that under the specified conditions， with the reasonable welding process， the mechanics and corrosion resistance of the welded joints are all in line with the standard requirements， can meet the requirements of the use of equipment.
关键词： SA516 Gr60（N）；焊接接头；力学性能；HIC/SSCC
Key words： SA516 Gr60（N）；welded joints；mechanical properties；HIC/SSCC
中图分类号：TG142 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）10-0149-03
0 引言
应力腐蚀是压力容器较为常见的破坏形式之一，严重威胁设备的整体安全性。据不完全统计，与湿硫化氢有关的腐蚀开裂约占压力容器失效总数的25%-30%[1]。因此，掌握湿硫化氢环境下焊接接头的性能，对于优化焊接工艺、保证设备安全运行具有重要意义。
某公司承制某出口项目分离器，设备主体材料SA516 Gr60（N），在硫化氢环境下运行，要求焊接接头具有良好的力学性能和良好的抗氢致开裂（HIC）及抗H2S应力腐蚀开裂（SSCC）性能，因此，对SA516 Gr60（N）钢焊接接头的力学性能及HIC/SSCC性能进行了研究，为优化焊接工艺，保证设备使用安全提供技术支持。
1 试验材料
试验母材SA516 Gr60是ASME用钢，UNS No.K02100，最低抗拉强度415MPa，类别号P-No.1，组别号1，公称化学成分C-Mn-Si；
焊材选用哈尔滨焊接研究所研制的抗氢钢焊接材料，氩弧焊丝HS09MnSHG-3，？准2.4mm，焊条J507SHA，？准4mm，？准5mm，埋弧焊丝H09MnSHA，？准4mm，焊剂SJ204SHA。焊材均符合NB/T47018-2011《承压设备焊接材料》规定标准。化学成分及性能如表1所示。
2 试验条件
2.1 焊接性试验 根据设备主体材料、厚度、热处理状态等因素，确定焊接工艺评定项目，即PQR-A，评定材料SA516Gr60，δ20mm，X型坡口，焊接方法氩弧焊（GTAW）+焊条电弧焊（SMAW），焊后消应处理620℃/1.5h。
焊接工艺参数：氩弧焊（GTAW）：电流164-165A，电压9-12V，焊速10-12cm/min，Ar流量10-12L/min；焊条电弧焊（SMAW）：电流190-210A，电压22-26V，焊速20-25cm/min； 焊接时层间温度<200℃；焊后100%RT检测，II级合格。
2.2 HIC/SSCC试验 ①HIC试验条件及方法：试验参照NACE TM 0284-2003《管线钢和压力容器钢抗氢致开裂评定方法》进行评定。试验采用A溶液，溶液体积与试样表面积之比大于3 ml/cm2。将试样用丙酮清洗并吹干后，试样宽面垂直置入密封容器中，用楔形有机玻璃棒将试样隔开。采用恒温水浴锅使试验溶液温度保持在24±1℃。试验时间96小时。试样经线切割分割后研磨、抛光，在显微镜下观察，放大倍数为100倍。测量试样截面上产生的所有裂纹的长度及厚度，并计算裂纹长度率（CLR）、裂纹厚度率（CTR）、裂纹敏感率（CSR）。
②SSCC试验条件及方法：试验参照NACE TM0177-2005《抗硫化氢应力腐蚀》进行。试验采用NACE标准中的方法A，标准A溶液，将试样用1000#砂纸打磨去除横向机械加工痕迹，并用丙酮清洗并吹干后，安装到试验机上，导入除氧的溶液，并继续通入N2除氧30 min，然后通入H2S至饱和，并在整个试验过程中保持微小正压。
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总结SA516 Gr60（N）钢焊接工艺要点如下：①焊接材料必须经过烘干使用，焊前对工件彻底清除油污等杂质。②合理控制热输入。焊接热输入增大一定程度时，焊缝的抗HIC能力变差[4-6]。③控制焊接接头的硬度。降低焊缝及热影响区的硬度，可减少残余应力，能有效防止应力腐蝕裂纹[7-8]；6 结论
①在规定试验条件下，即通过合理选材、控制焊接热输入、控制焊接接头硬度等工艺措施，SA516 Gr60（N）钢焊接接头的力学性能、HIC/SSCC性能均能够满足性能需求；②试验结果的有效性，能够支撑主体材料采用SA516 Gr60（N）钢制造各类在湿硫化氢环境使用的压力容器。
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