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某煉鋼廠有180t轉爐，爐體殼高9.94m，壁厚70mm，直徑7.5m，材質為16MnD，爐殼體分四段運往現場進行組裝焊接，共三條橫焊縫。本次焊接采用了焊前不預熱連續施焊法，并采用振動時效工藝取代熱時效消除焊接殘余應力。對振前振后進行盲孔法殘余應力測量，分析對比殘余應力數值，驗證振動時效工藝的有效性。

實驗結果及分析

對于70mm壁厚的16MnD爐殼體能否不預熱直接焊接，進行了各種實驗并對實驗結果進行分析。

16MnD鋼的合金元素較少，焊接性能較好，盡管壁厚較大，但采用小截面焊道（橫焊），多層多道焊，仍會顯著改善焊縫金屬的韌性，因為這樣可以減少線能量，同時又由于各層焊道之間的相互影響會產生再結晶細化晶粒效果。連續施焊是確保焊縫不發生裂紋的重要途徑之一。鋼板越厚，其散失熱量越慢，持續的層間溫度降低了溫度梯度，延緩了接頭的冷卻速度，因而不會使焊縫出現裂紋。

爐殼焊前準備

1.組對就位前，坡口兩側及內外80-100mm范圍外必須將油、污等*清除，采用角向磨光機打磨，使之露出金屬光澤。

2.由于是橫焊縫，施焊時間長，如平臺設置過高或過低會嚴重影響焊接操作，因此操作平臺設置高度為1.6m左右為宜，且必須安全可靠。

3.采用門形卡固定爐殼體，其間距為每米一個并焊好（24個）。采用6mm鋼板墊在上下爐殼體之間，以形成4-5mm間隙，確保焊透。墊板待門形卡焊完固定了爐殼體之后，正式焊接前采用氣割去掉。

4.采用多層多道焊（約30層134道）。

爐體振動時效處理

本次實驗采用聚航科技生產的JH-600A液晶交流振動時效設備，對爐體進行分段處理和總處理的二次處理法。*一步，對爐體上錐段與下殼體進行振動處理；第二步，對整體爐殼體進行振動處理。為了保證處理效果，不論分段處理還是整體處理，均采用多頻激振，并保證激振時間都在25min以上。

采用盲孔法對振前、振后進行殘余應力測試，分析研究其殘余應力變化。分段處理時對上錐段和下殼體分別測試了12點（振前振后各6點）。在整體處理時，在上錐段和下殼體最后焊縫上測試10點（振前振后各5點），經殘余應力測試系統軟件計算出殘余應力數值。

結論

1.對于材質16MnD，壁厚70mm的轉爐殼的焊接，只要焊接工藝措施得當，焊前不需要預熱，焊后不會出現裂紋。

2.分段處理后，上錐段消除率為52.2%、下殼體消除率為43.9%；總體處理的最后環焊縫消除率為41.6%，均超過國家標準的規定，說明該振動處理符合要求。

3.分段處理及總體處理時，殘余應力測點均選在向焊縫上。由數據可知，垂直焊縫方向的應力σ₂的消除率大于橫向焊縫方向應力σ₁的消除力，這將有利于防止或減少橫向焊縫的裂紋發生并可提高轉爐的使用壽命。

4.振動時效工藝不僅縮短了工期、降低了成本，而且確保了焊縫質量。實驗證明振動時效工藝可取代熱處理消除焊接殘余應力。