1 前言
2000年我公司承接了燕化乙烯改扩建工程中的20余台09MnNiDR钢制低温压力容器（壁厚6~40mm）的制造任务。由于这关系到乙烯改扩建工程的质量和进度，故对09MnNiDR进行了较多项目的焊接工艺评定试验。
2 09MnNiDR焊接工艺的确定
09MnNiDR的焊接难点是熔合区和焊缝这两个部位的韧性差，这在我厂以前做的工艺试验中得到证实。
我厂从1997年开始对09MnNiDR进行了近两年的工艺评定试验， 分别进行了手工焊（选用W707A焊条）和自动焊（采用H10Mn2焊丝，分别配SJ101、SJ102、YD507A等焊剂），做了大量试验，但焊接接头（焊缝或热影响区）的低温冲击总是达不到要求。虽然选择了不同厂家的焊条或焊丝、焊剂重新进行了试验，其焊缝及热影响区进行-55℃的低温韧性仍然不能都合格。
这次我厂承接的09MnNiDR钢制低温产品的设计温度为-45℃， 且要求产品试板的焊缝金属及热影响区进行-55℃夏比（X型缺口）冲击试验，其三试样平均值AKV≥31J（小试样AKV≥16J）。由于此批设备数量大，工期紧，我们选择了镍含量较高的2.5Ni及3.5Ni焊接材料进行工艺评定。试验采用的焊材是：
(1) 奥地利出产的2.5Ni焊材：手工焊为Fox2.5Ni；自动焊为焊丝2.0Ni-UP， 焊剂BB25；氩弧焊为2.5Ni-IG。
(2) 日本神钢3.5Ni焊材：手工焊为NB-3N；自动焊为焊丝US-203E，焊剂PFH-203；氩弧焊为TGS-3N。
在选定焊材后，考虑到低温钢焊接的特点，采取了以下措施：
(1) 严格控制焊接线能量，最大限度地减少过热，焊接时尽量采用快速多道焊以减少过热。并利用后一道对前一道焊的热作用，以利于达到细化晶粒的效果。施焊时还应严格控制层间温度小100℃，并尽可能不连续施焊。
(2) 为增加焊道数目，适当加大坡口角度。
(3) 为减少过热，限制线能量，规定板厚小于16mm不采用自动焊。并严格限制焊材规格，尽量选用ø3.2mm、ø4mm的焊条（焊丝）。
(4) 严格控制焊道厚度，工艺中规定：GTAW≤2mm；SMAW≤3mm；SAW≤4mm。
确定焊接工艺后，对09MnNiDR材料进行了系列评定。
3 09MnNiDR工艺评定试验
在制定了一整套工艺方案后， 按工艺评定范围并结合我厂情况进行评定,评定标准为渐变708-92，评定结果见表1~4。
通过以上试验，将问题和经验归纳如下：
(1) 用2.5Ni、3.5Ni焊材焊接09MnNiDR，无论手工、自动、氩弧焊都是可行的。其焊接接头的拉伸、面弯、背弯（或侧弯）及焊缝热影响区的低温冲击（分别做了-55℃、-70℃两组）都合格。但3.5Ni焊材焊接时飞溅较为严重，2.5Ni焊材的工艺性能优于3.5Ni焊材。
(2) 09MnNiDR的焊后热处理温度对低温冲击有很大影响，几组对比试验证明：09MnNiDR的焊后热处理的最适宜温度为560℃~580℃。
(3) 在封头拼缝的工艺评定中，热处理问题尤为突出。我们先按正常的正火加消应处理试验，其低温冲击均不合格。通过几组试验确定将封头加热到950℃压制成型后大约710℃，再加热到910℃正火，然后630℃~640℃回火处理，最后做560℃+20℃的消应处理，这样封头拼缝的工艺评定全部合格。
(4) 低温钢一般不需预热，但这批容器在12月份制作，环境温度已低于0℃， 当环境温度低于0℃时，板厚≥18mm的09MnNiDR适当预热（预热温度为50℃~100℃，有利于提高焊缝的冲击性能。
4 结论
(1) 采用2.5Ni、3.5Ni焊材焊接09MnNiDR钢，其低温冲击性能良好。其焊接接头-70℃、-55℃冲击功均合格。
(2) 09MnNiDR的焊后热处理温度对焊缝低温韧性有明显影响，应严格控制焊后热处理参数，特别是热成型后封头的热处理规范。
(3) 采用2.5Ni、3.5Ni焊材焊接09MnNiDR的焊接工艺性及焊接接头低温冲击均能满足要求，但用2.5Ni焊材更优越。
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