一种储氢罐用高强钢的焊接辅助方法与流程

1.本发明属于焊接工艺技术领域，具体地说涉及一种储氢罐用高强钢的焊接辅助方法。


背景技术：

2.氢气作为一种清洁、安全、高效、可再生地能源，是人类摆脱对“三大能源”依耐性地最经济、最有效地替代能源之一，氢能的大规模利用问题已成为全球关注的热点。而氢能的储运装备是其大规模利用中的重要一环，目前主要的储氢技术有高压气态储氢、低温液态储氢和固态储氢三种形式，每种储氢方式都有其优劣点。
3.固态合金储氢有安全、高效、高密度等优点，但固体氢化物难以大规模存储和管道输送，未来有望成为主流的储氢方式，目前还有待工程化突破。液态储氢需要提供极低温度，且容器需采用双层真空隔热结构，技术门槛高、投资大且终端气化相对复杂，目前主要用于航空航天领域。气态储氢由于使用方便、储存条件易满足和成本低等优点，成为当前主流的储氢方式。高压气态储氢具有充放氢速度快、容器结构简单等优点，是最常用的储氢技术，高压储氢设备主要分为高压氢瓶和高压容器两大类，其中钢制容器和钢制氢瓶技术最为成熟，成本较低。
4.p690-h为南钢开发的高压储氢罐用高强钢，高压储氢罐用母材厚度达到40mm～80mm，储氢容器制造过程中必须要采用热处理方式，该钢种焊接难度大，熔敷薄板（试板厚度15mm～25mm）与大厚度试板在冲击韧性上存在较大差别，大厚度试板冲击下降明显，限制了工程化应用。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术存在的大厚度板冲击韧性低的技术问题，本发明提供了一种储氢罐用高强钢的焊接辅助方法，该焊接辅助方法适用于p690-h钢种的焊接，尤其适用于厚度40mm～80mm高压储氢设备焊接。
6.本发明的一种储氢罐用高强钢的焊接辅助方法包括如下步骤：1）焊接材料选用：选用大西洋che807qr焊条，焊条在350～380℃下烘焙1～2h，烘干的焊条放在100℃～150℃保温箱内待用；2）焊接坡口加工：采用机械方法开坡口，坡口型式为x型；3）焊前预热：预热温度控制在150～200℃；4）采用加热垫辅热并施焊：焊接位置为平焊，将加热垫覆盖在已加工焊接试板周围，辅热温度控制在100～130℃，焊接过程中，控制层间温度160～180℃，直流反接式电源，焊接电流160～170a，焊接电压26～30v，焊接线能量15～20kj/cm；5）焊后热处理：焊接完成后试板进行580℃
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6h热处理，试板入炉温度不得高于300℃，以不超过300℃/h的速率加热到规定温度，达到保温时间后，以不大于200℃/h的速率随炉冷却至300℃以下，300℃以下出炉空冷；
所述储氢罐用高强钢为p690-h高强钢。
7.本发明具有以下有益效果：提供了一种一种储氢罐用高强钢的焊接辅助方法，可用于厚度40mm～80mm高压储氢设备用p690-h高强钢的焊接，焊接过程增加了加热垫辅热焊接。该方法降低了环境温度对焊接试板的影响，有利于焊接过程中氢逸出，降低焊缝中扩散氢含量，控制焊缝及热影响区冷却速度，降低热影区硬度，保证焊接接头焊缝强度同时，提高焊缝、热影响区冲击韧性，解决了工程应用中大厚度工件焊缝冲击下降明显的问题。
实施方式
8.下面结合实施例对本发明作进一步说明：一种储氢罐用高强钢的焊接辅助方法，涉及的母材为p690-h高强钢（由南京钢铁股份有限公司生产），包括如下步骤：1）焊接材料的选用：大西洋che807qr焊条（由四川大西洋焊接材料股份有限公司生产），焊条规格为4.0mm，焊条在350～380℃下烘焙1～2h，烘干焊条放在100℃～150℃保温箱内随用随取。
9.2）母材选用及坡口加工：试板采用p690-h母材试板，厚度为72mm，x型坡口，焊接坡口尺寸为400mm
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150mm
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72mm
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2。
10.3）焊接工艺参数：表1 焊接工艺参数表2 焊接实施例和对比例4）实施例和对比例在相同焊接工艺条件下比对焊接，如表2所示。实施例例：焊接位置为平焊，将加热垫覆盖在已加工试板周围，加热垫辅热温度控制在100～130℃；对比例1：焊接位置为平焊，不采用加热垫辅助焊接；对比例2：焊接位置为平焊，将加热垫覆盖在已加工试板周围，加热垫辅热温度控制在140～180℃。
11.焊接完成试板相同条件下经580℃
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6h热处理，取全焊缝拉伸试样及不同厚度位置冲击试样，试样尺寸按gbgb/t 25774.1国标要求，测试数据如表3所示：表3 焊缝金属力学性能从表3实施例与对比例数据显示，在高压储氢罐用p690-h钢材试板焊接时采用本发明焊接辅助方法后，可以在保证焊缝强度条件下，有效提高此钢种的焊缝和热影响区在-50℃时低温冲击韧性。


技术特征：
1.一种储氢罐用高强钢的焊接辅助方法，其特征在于包括如下步骤：1）焊接材料选用：选用大西洋che807qr焊条，焊条在350～380℃下烘焙1～2h，烘干的焊条放在100℃～150℃保温箱内待用；2）焊接坡口加工：采用机械方法开坡口，坡口型式为x型；3）焊前预热：预热温度控制在150～200℃；4）采用加热垫辅热并施焊：焊接位置为平焊，将加热垫覆盖在已加工焊接试板周围，辅热温度控制在100～130℃，焊接过程中，控制层间温度160～180℃，直流反接式电源，焊接电流160～170a，焊接电压26～30v，焊接线能量15～20kj/cm；5）焊后热处理：焊接完成后试板进行580℃
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6h热处理，试板入炉温度不得高于300℃，以不超过300℃/h的速率加热到规定温度，达到保温时间后，以不大于200℃/h的速率随炉冷却至300℃以下，300℃以下出炉空冷；所述储氢罐用高强钢为p690-h高强钢。2.根据权利要求1所述的焊接辅助方法，其特征在于：所述储氢罐用高强钢的厚度为厚度40mm～80mm。3.根据权利要求1或2所述的焊接辅助方法，其特征在于：所述焊接坡口尺寸为400mm
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150mm
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72mm
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2。4.根据权利要求1或2所述的焊接辅助方法，其特征在于：所述焊条规格为4.0mm。

技术总结
本发明公开了一种储氢罐用高强钢的焊接辅助方法，包括步骤为：1）焊接材料选用：选用大西洋CHE807QR焊条；2）焊接坡口加工：坡口型式为X型；3）焊前预热：预热温度控制在150～200℃；4）采用加热垫辅热并施焊：焊接位置为平焊，将加热垫覆盖在已加工焊接试板周围，辅热温度控制在100～130℃，控制层间温度160～180℃，直流反接式电源，焊接电流160～170A，焊接电压26～30V，焊接线能量15～20KJ/cm；5）焊后热处理：焊接完成后试板进行580℃


技术研发人员：蒋勇 刘杰 张克静 张国信 李双权 李群生 张乾
受保护的技术使用者：四川大西洋焊接材料股份有限公司 中石化广州工程有限公司
技术研发日：2023.06.06
技术公布日：2023/8/1