铬钼钢焊接延迟裂纹分析（最终版）

铬钼钢焊接延迟裂纹分析（最终版）
第一篇：铬钼钢焊接延迟裂纹分析（最终版）
铬钼钢焊接延迟裂纹产生原因分析
这次检修焊接合格率出现问题主要是在铬钼耐热钢Cr5Mo和15CrMo上，铬钼钢焊接在我公司并不是新材料的焊接，而是有20几年的历史了，是比较成熟的焊接工艺。

但是这次焊接施工不论是预制和安装都出现了大量的裂纹，以往是没有这样的结果的。

通过这次的教训的确要总结一些问题来进行分析。

一、从焊接工艺来分析：铬钼钢Cr5Mo和15CrMo在退火状态下是珠光体，而在淬火状态下是马氏体，在焊接时在没有预热和缓冷的情况下焊接熔池快速形成、快速冷却，焊缝组织二次相变就停留在马氏体区间内，大家知道马氏体属于淬硬组织，在冷却过程中受焊接应力作用和时效作用下很容易产生冷裂纹，所以焊前预热，保证焊间温度和焊后缓冷是非常必要的。

我公司的铬钼钢的焊接工艺评定规范是没有问题的，15CrMo钢，焊前预热150~200℃，层间温度150~200℃，焊后加热200℃后用保温石棉包裹缓冷；Cr5Mo焊前预热350~400℃，层间温度350~400℃，焊后加热300~350℃后用保温石棉包裹缓冷，再等焊后热处理.这都是铬钼钢常规工艺要求。

而我门出现裂纹这么多问题是为什么呢？是执行焊接工艺不严谨而造成的，预热温度焊工应该都是作到了，而层间就没有做到那样严谨，填充盖面时中途喝喝水抽抽烟或中午吃饭放到下午再焊，没有加热也就焊完了，焊后也没有加热缓冷，包裹石棉布也不是很严实等，还有就是流水性作业抢进度，几道焊缝氩弧焊全打完底后再填充盖面焊接，层间温度肯定是不能保证的。

这都是造成裂纹的直接原因；要说前期预制对工艺的疏忽，出现焊接裂纹质量问题后，后期现场安装按说已经严格了工艺措施，但还是出现裂纹，我是认为现在安装时还是在加热温度上有偏差，毕竟火焰加热是没有控制温度定量的，也不是每个队伍有测温仪可以用上的，室外的管道加热后，冷却速度也是比较快的，检修期间天气也不好下几天雨，湿度也比较高,造成氢致裂纹。

还有些
焊接位置比较复杂如水坑下焊接对于连续焊接造成时间延长影响层间温度下降的因素。

这都是原因。

二、从焊接材料来分析：焊接材料对于焊接质量影响是非常大的，这次检修铬钼钢前期用热系列焊材，由于返工问题后工期使用奥氏体A307焊条，这在工艺上都是可行的，只是执行工艺到不到位而已。

但不同的厂家的产品优劣却相差很大，除操作不当外，焊材造成缺陷程度也不同.记得前年在长炼焊铬钼钢在使用天津金桥焊条，几个公司的焊接合格率都96%以上，不料市场断货后改用珠州的焊条全部合格率都下降在40%左右，缺陷也是很多的裂纹，我们紧急求援自己公司，寄来库存金桥焊条才又使焊接质量提上去，没有改焊条厂家的其他公司质量就是起不来。

这说明不同厂家焊材是有区别的，所使用焊接钢材和药皮的制作工艺有差别。

这次在催化检修尾期进的A307焊条就有问题，焊接时成型差，还大块大块掉药皮，严重影响焊接质量。

建议公司以后对于焊材在进料前作焊接材料鉴定，来选定焊材厂家。

三、从焊前焊件装配分析：前年焦化检修四道15CrMo，直径377mm焊缝，由于焊接盲目进行，没有进行现场焊前分析，焊缝强力组对，焊接工艺也执行也不严谨，结果造成焊缝产生裂纹，以至于泄露。

今年检修特别是现场，为了抢进度忽视了组对质量，有些焊缝组对间隙大得撑进手指小又没有缝隙和错边是非常严重的，这给焊工施焊带来极大困难，缝过大容易焊瘤焊穿，产生的冷缩应力也是很大的，在打底较薄时冷却过快很容易产生裂纹；缝隙过小对于铬钼耐热钢用奥氏体焊材作填充钎料是是不利的，增加了母钢在焊缝中的融合比，使焊缝中奥氏体金属和母材之间的熔合区形成一个比较厚而高硬度的含碳化铬的夹层，在冷却过快时就很容易产生应力裂纹，就算是当时合格，在以后长时间在温变作用下，碳化铬晶粒组织和奥氏体晶粒组织膨胀系数不一样，这样两种组织间会产生间隙，也就是裂纹，在交变温差中裂纹会延长，从而减少焊缝服役寿命。

错边是焊接应力集中位置，和焊接咬边同时作用下会产生叠加应力，应力峰值可能达到最高，极易使焊缝产生融合区断裂。

焊缝在处于临界温度时更加出现无法料到的裂纹。

所以对于铬钼钢焊接，无论什么钢材的焊接，焊缝的
组对的质量是影响焊接质量的一个重要因素。

焊工要对自己的焊缝质量负责，也一定对焊缝有一定的要求，不要再不计后果的焊接，也不要为了抢进度方便了别人可能苦了了自己，让自己的劳动成果白白流失。

四、从焊接环境分析：今年的检修连连降雨，对于铬钼钢焊接很不利的，湿度比较大，加上有风，使焊缝的温度下降较快，焊条吸潮加快，在激烈的焊接冶炼过程中混入的水分子分解成氢、氧离子，而氢离子以游离状态溶入液态金属中，在熔池结晶冷却过程中，氢离子析出聚集在晶界间或缺陷内（如气孔、夹渣空隙内）在冷缩应力下形成高内压，从而造成晶界开裂也就是氢致裂纹，是产生裂纹的一个重点因素。

五、从焊接管理来分析：目前工作中焊接技术管理，焊接质量放在了靠无损检测来保证。

当焊接质量出现问题时，焊接人员不会致力于找焊接缺陷的形成原因，如何改进焊接工艺过程等问题，而关心的是检验人员的一句“合格”，探伤人员发现缺陷后，下达缺陷返修通知单，焊工返修后，然后再探伤，如再不合格再返修，直到检验人员认为“合格”为止。

至于焊接工艺过程，也不严格执行，外观检验、焊接质量评定等工作有时也无专人负责，实际上已不复存在。

监督部门一直要求的无损检测制度虽一直严格执行，但起到的“保证焊接质量”的作用却不尽人意。

传统的焊接质量评定是以无损检验一次合格率作为唯一的标准。

然而对于目前正在大量应用的耐热钢而言，由于其焊接裂纹倾向大，焊缝和热影响区性能对工艺敏感性大，因此对焊接接头合格率除包含无损检验一次合格率外，还应包含“使用性能合格”，也就是说，即使该焊缝当时合格了，并不能说明焊缝的内部力学性能达到要求，而使用性能的合格是以焊接工艺作为技术支持的。

因此在实际焊接过程中焊接人员要严格执行焊接工艺规定。

综上所述仅靠无损检测来保证焊接质量根本行不通，加强焊接技术管理工作势在必行。

这次石化老催化检修，发生了焊接工艺进行操作的不严谨，铬钼钢的焊接大量出现裂纹。

而催化塔201的焊接，复合板焊接，焊接不当也是很容易在覆层马氏体不锈钢侧出现焊接裂纹的，尽管是第一次接触复合板焊接，但由于管理者和焊工都从思想上予以了高度重视，并严格按照工艺要求进行操作，一次合格率达到100%。

由此可以看出同是一项工作，焊接技术管理工作加强了，在同等无损检测的条件下，焊接质量有天地之别。

诸如此类的问题在同一个工程中也体现得很明显。

如某个部件焊接过程中管理到位，一次合格率随之提高，反之一塌糊涂。

因此加强焊接技术管理工作，对焊接质量的提高有着重要的意义。

六、从焊接人员来分析：改制的波动和人事体制及待遇问题造成了我公司人才的流失与不足。

前几年低谷期人才的流失以及后备力量补充不足致使在近期工程安装和检修工作进行时，焊接技术人员和焊接特殊金属焊工的短缺。

，说起来有60~70名焊工，其中有气焊三分之一，合同工三分之一，和不在岗位上的工作的焊工和学徒，但真正能够独当一面的只有上十个。

由于人手的不够，加上工程繁忙，焊前培训很难做到，往往以干代训或外聘焊工。

加上焊工的待遇一直没有体现特殊工种价值，对于工作都有一种消极的态度，有事就做，不积极认真对待工作中出现的问题。

七、针对这些实际工作当中存在的问题，我认为焊接工作应从如下几方面入手：
1、焊工的培训：
1）
意识方面：加强焊接人员的技术培训同时，也要增强其责任心，提高其自身素质，把所加工产品质量与个人的荣誉结合起来。

焊接人员还应多参加焊接分析会，查找焊接缺陷的产生原因，改进焊接工作，促进焊接的技术革新和技术攻关。

还有关键的是提高焊接人员的待遇。

2）
操作方面：要使每个焊接人员认真学习焊接操作技能，并要在以后任何环境要对自己所掌握的操作方法并按焊接工艺要求严格进行。

焊接人员并不是焊完了事，必须对自己每道焊缝认真对待，焊前对焊缝的组对间隙要求要严格，影响焊缝质量的组对，焊工要及时提
出返工，直到可保证质量要求为止、焊道焊前必须严格清理除锈除污、焊条的严格选用型号和控制干燥度；焊接过程中严格使用焊接参数，严格操作方法，焊渣的清理，如有缺陷马上处理；焊后对焊缝外观进行自检，并进行表面清理。

3）
近期特别要针对耐热钢的焊接培训中，既要培训提高焊工的操作工艺，又要给焊工灌输并理解执行焊接工艺的必要性和重要性。

查找焊接过程中存在的缺陷，改进焊接工艺，使受训焊工在焊接理论、焊接技术上有一大的飞跃。

2、焊接技术人员：发挥其的作用，在过程管理中发挥更大的指导和监督作用，不断加强焊接工艺和焊接过程的工作。

3、焊接过程管理：
从过去“焊后”的无损检验唯一标准，转变为“前、中、后”，也就是说：“焊前”准备工作的监督如：焊接材料的选用和控制，焊接环境的控制，焊件的组对控制，焊接前工艺的宣传等；“焊中”过程如：执行焊接工艺的过程是否执行或脱节，是否严格按照焊接操作方法，无达到施焊要求就施焊等；“焊后”对外观的检验，无损检验等
4、各级领导应高度重视焊接的工作的重要性，为我们工作的开展创造便利的条件。

是保证焊接质量的关键。

第二篇：铬钼钢管道焊接质量剖析及处理
铬钼钢管道焊接质量剖析及处理
摘要
铬钼钢材质管道焊接是石油化工管道安装工程中难度较大的环节，要求工序较多，在实际操作中容易出现问题，本文从铬钼钢焊接施工现场发现的细节问题入手，进行综合深入分析，剖析原因，保证现场施工质量受控。

关键词停监；报验；冷裂纹；热处理
第1章前言
在MTO项目建设过程中，建设单位质量工程师在施工现场发现某
施工单位没有按照质量监督站下发的《工艺管线监督计划》中的开工条件确认这一停监点的要求向质量监督组报监，就开始工艺配管的施工，正在施工的工艺管道介质为过热蒸汽管道（材质为1Cr5Mo，规格为Ф114x5mm），通过质量工程师的进一步检查，发现焊接施工中出现如下问题：管端焊接坡口修磨后未进行100%渗透检验，就直接进行焊接施工。

2 部分焊工在焊接施工过程中，未按照施工方案要求对焊口两端进行封堵，造成管段内有“穿堂风”流动。

焊工焊接时未按要求采取焊前预热措施就进行焊接，且焊后消氢处理不及时。

4 焊口热处理时，多个焊口加热用一个测温点进行温度控制，已完成热处理的个别焊口表面未发现加热氧化痕迹。

焊接工艺指导书未发放到焊工，方案交底未落实，焊工在焊接施工中没有执行焊接工艺。

现场施工是通过劳务分包进行分包施工，施工单位疏于管理，出现“以包代管”局面。

第2章原因剖析
2.1管理原因分析
根据中国石化工程质量监督工作程序的规定：工程项目施工质量停监点的申报单位有建设单位负责确定。

建设单位可以指定EPC总包单位、PMC、监理单位或者施工单位中的任何一家为停监点的申报责任主体，而且一个项目中停监点申报单位是唯一的，如有变更，必须有建设单位正式书面通知质量监督机构，在本项目中，施工单位被建设单位指定为停监点的申报责任主体，但该施工单位没有进行停监点的申报就开展下一工序的施工，严重违反了国家关于工程项目建设的法律法规，而其除了未履行停监点的报验义务外，施工单位现场施工自身质量管理存在重大缺陷，首先，其技术管理人员没有将有关技术要求向现场操作人员进行交底，现场施焊的焊工甚至连基本的焊接工艺指导书都没有；其次，未能有效地将分包队伍的管理纳入到自身的质量保证体系当中，从而使得对分包队伍管理流于形式；第三，施工单位内部的工序管理也存在失控现象，这也是引起管端焊接坡口未进行100%渗透检验和未采取焊接预热措施就直接施焊的重要原因，个别焊缝没有热处理痕迹就通过了交接验收就更加说明了施工单位的工
序管理流于形式，工序之间的交接验收已经完全蜕变为毫无质量控制内容的工序移交活动；第四，现场施工技术人员对现场工序质量的控制也很不到位，在对焊缝进行热处理时，施工人员用一个测温点控制多个焊口的热处理温度，施工人员却熟视无睹，不予制止纠正。

2.2对焊口造成缺陷分析
施工单位的上述质量行为分别违反了《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH3501-2002以及《石油化工铬钼耐热钢焊接规程》SH3520-2004的规定，也对焊缝的质量产生不利影响，现分析如下：1、1Cr5Mo材质属于高合金钢，淬硬倾向较大，《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH3501-2002规范7.2.6条明确规定材料淬硬倾向较大的管道坡口应进行100%渗透检测，该管道施工时管端焊接坡口未进行100%渗透检验就直接进行焊接施工会将母材原始缺陷或坡口加工过程中产生的缺陷遗留在焊缝中。

2、焊口的管子两端不封堵，预热，焊后消氢不到位对1Cr5Mo钢的冷裂纹控制不利。

影响冷裂纹的主要因素有三个：钢的成分（反映淬硬倾向）、扩散氢（反映氢脆程度）及拘束度（反映拉伸应力）。

焊接Cr-Mo钢时，工程上采用预热，焊后消氢以及消除应力热处理来防止冷裂纹产生。

1）预热: 在钢和焊缝化学成分一定时，即碳当量一定，冷却速度增大，淬硬倾向增大。

为限制组织硬化程度，唯一方法就是调整焊接条件以获得适宜的焊接热循环，常用t8/5（焊接熔池的温度从800°C降到500°C的时间，通过控制t8/5可以改变熔池的冷却速度，从而达到防止冷裂纹、控制组织以达到满意的性能）理论作为焊接条件确定依据。

在焊接方法一定时，焊接线能量也不能随意变化，以防止过热脆化，此时为获得适宜的冷却速度，预热是最重要的手段，另外对减少残余应力和限制扩散氢也有一定作用，上述施工单位焊工焊口两端不封堵，管内流动的空气形成穿堂风，使根部焊接接头冷却速度加快，易形成硬化组织，《现场工业设备、管道焊接工程施工规范》GB50236-2011 规范7.3.7条明确规定：管子焊接时，管内应防止穿堂风。

根据相关规范《石油化工铬钼耐热钢焊接规程》SH3520-2004及现场实际情况，该管道焊接焊前预热应采用电加热方
式进行，预热温度宜在距对口中心50 mm～100 mm范围内进行测量，最低预热温度应为250-350°C，而且预热温度有热电偶控制。

2）焊后消氢处理：
氢在金属中有两种形式，能运动的“扩散氢”和不能运动的“剩余氢”。

只有扩散氢对钢的冷裂纹发生直接影响，扩散氢会造成氢脆，增大裂纹倾向。

由于扩散氢能够运动，可以通过消氢处理来去除。

氢致裂纹产生温度在-100-100°C之间，故消氢温度不应低于200°C；《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH3501-2002消氢处理温度定为300-350°C，氢的扩散速度与温度有关，并需要一定时间，因此消氢处理必须按照规定的温度时间才能有效果，而且氢致裂纹不会立即出现，具有潜伏期，所以焊后消氢处理必须在冷裂纹尚在潜伏期未开裂前实施，尽量在焊后立即处理，上述案例由于施工单位不能确定焊后立即进行焊后热处理，因此消氢处理必须及时，如上述施工人员焊后消氢不及时会可能导致冷裂纹的出现，根据相关规范及现场实际情况，该管道焊接后消氢处理（后热）应采用电加热方式进行，温度为300-350°C，时间为1小时。

3）焊后热处理：焊后热处理的的作用是消除剩余应力，改善组织、除氢。

其效果依赖于加热温度和保温时间，由于每个焊口的现场加热、散热条件不可能完全相同，如果几个焊口的热处理温度用一个电偶来控制，只能保证放置电偶焊口的温度，而不能保证其他焊口的热处理温度，上述施工单位施工中出现的已完成热处理工序的个别焊口表面没有加热氧化的痕迹就是热处理温度没有达到规定要求的表现，另外上述行为还有可能导致没有放置热电偶的焊口超过规定的热处理温度，甚至超过Ac1点使焊接接头的组织恶化。

根据《石油化工铬钼耐热钢焊接规程》SH3520-2004、《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》GB50236-2011及现场状况，该管道焊接焊后热处理参数应选择为加热温度750-780°C，升温速度每小时小于200°C，保温时间为0.5小时，冷却采用空冷，实际操作中严格控制升温、恒温及降温过程，采用电加热方式，加热范围以焊缝中心为基准，两侧各不小于焊缝宽度的三倍，且不小于25 mm，加热区以外的100 mm范围应予以保温，
且每道焊口必须在下方设置热电偶。

综上说述，施工单位的上述种种质量行为对铬钼钢的焊接质量是极其有害的，必须严格加以禁止。

第3章问题处理
上述问题主要是行为质量问题，表现在劳务分包单位与发包的施工单位内部质量管理体系没有健全，导致施工过程中质量管理体系运行失控，针对此状况，作为建设单位管理人员及时采取如下措施进行处理：
1.对施工单位下达暂时停工令，要求施工单位对质量管理体系出现问题进行原因分析，制定合适的整改措施，并督促分包单位立即建立相适应的质量管理体系及相应质量管理制度，责令施工单位立即委派相应管理人员对分包单位进行管理，并将劳务分包队伍纳入自己管理体系，严格施工工艺纪律，保障工序质量。

要求相关监理单位加强现场监控，按照合同认真履行质量监督及管理，加大平行检验及旁站力度，确保质量管理体系始终处于受控状态。

2.要求施工单位对1Cr5Mo材质管道焊接及热处理施工重新进行技术交底，建设单位及监理单位参加，焊接作业指导书做到现场焊工人手一份，并加大对焊材管理，工序交接切实落实“自检、互检和专职质检员检查”三检制，并根据质量控制点及停监点要求及时报验，坚决杜绝上一工序未报验或不合格进入下一工序施工。

3.在督促施工单位及监理单位严格执行工艺和加强过程管理的同时，建设单位委托第三方检验单位采取相应的检测手段，通过射线探伤、超声波探伤以及硬度检测对已成型的管道焊接质量进行全面合理检查，并根据检查结果，制定最佳解决方案，并在建设单位及质量监督部门监督下认真落实执行。

参考文献：SH3520-2004《石油化工铬钼耐热钢焊接规程》GB50236-2011《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》 SH3501-2002《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》 4 石油化工工程质量监督案例 GB50184-2011 《工业金属管道施工质量验收规范》 6 GB50517-2010《石油化工金属管道工程施工质量验收规范》第三篇：延迟裂纹和再热裂纹
1、有延迟裂纹倾向的材料是指那些材料？
答：延迟裂纹属于冷裂纹。

所谓冷裂纹，是指在焊后冷至马氏体转变温度M3点以下产生的裂纹，一般是在焊后一段时间（几小时，几天甚至更长）才出现，固称延迟裂纹。

淬硬组织是引起冷裂纹的决定因素。

当焊接冷却速度较大时，热影响区会出现贝氏体和大量的马氏体组织。

尤其当形成粗大的孪晶马氏体时，其缺口敏感性增加，脆化严重，在焊接应力的作用下产生冷裂纹。

此外由于扩散氢的富集在淬硬脆化区引起显微裂纹。

裂纹尖端形成的三向应力区再行诱导氢扩散富集，使显微裂纹扩散成为宏观裂纹，这就是延迟裂纹。

有延迟裂纹倾向的材料主要是指各种低合金高强度钢。

随着钢强度级别的提高，合金元素的增加，其淬硬倾向逐渐增大，发生延迟裂纹的倾向也越大。

目前一般认为冷裂纹敏感性大的材料主要是屈服强度450Mpa以上或抗拉强度540Mpa以上的低合金高强钢，牌号包括15MnVNR、18MnMoNbR、13MnNiMoNbR、07MnCrMoVR、07MnNiCrMoVDR等；以及一些低合金耐热钢，牌号有1.0Cr0.5Mo （15CrMo）、1.25Cr0.5Mo（14Cr1Mo）、1Cr-0.5Mo-V、2.25Cr-1Mo（12Cr2Mo1）等；以及一些马氏体不锈钢，如1Cr13、2Cr13、4Cr13、2Cr12WMoV、2Cr12MoV、2Cr12Ni3MoV等。

2、有再热裂纹倾向的材料是指那些材料？
答：再热裂纹是指焊接接头冷却后再加热至500℃～700℃时产生的裂纹。

再热裂纹产生于沉淀强化的材料（如含Cr、Mo、V、Ti、Nb 的金属）的焊接热影响区内的粗晶区，一般从熔合线向热影响区的粗晶区发展，呈晶间开裂特征。

再热裂纹多发生在低合金高强度钢焊接结构在焊后消除应力热处理时，尤其是沉淀强化型低合金高强度钢，更应注意防止再热裂纹。

试验证明，我国的16MnR、15MnVR、15MnVNR等钢种对再热裂纹不敏感；18MnMoNb只有轻微的敏感性。

但是日本的CF62钢和我国的07MnCrMoVR、07MnNiCrMoVDR有一定的再热裂纹倾向，
特别是较厚的板，为了增加厚度方向的淬透性而加入微量硼，更增加了再热裂纹的敏感性。

防止再热裂纹工程上的措施除了焊接时进行适当的预热和焊后热处理外，主要是在焊后消除应力热处理时避开再热裂纹的敏感温度区，例如，07MnCrMoVR的敏感温度为650℃，为避免再热裂纹，热处理温度选580℃。

第四篇：在役压力容器焊接裂纹的成因分析及预防措施
在役压力容器焊接裂纹的成因分析及预防措施
陈冰川，陈伟民，朱伟青
（国核电站运行服务技术有限公司，上海 200233）
摘要：对某在役奥氏体不锈钢压力容器进行现场金相检测时发现其下封头的纵向焊缝处存在微裂纹。

分析了裂纹的形成原因，结果表明该裂纹是由焊接引起的横向沿晶液化裂纹和由压制成型引起的纵向裂纹共同构成的混合型裂纹。

针对如何预防此类裂纹，提出了相应的工艺改进措施。

关键词：奥氏体不锈钢；压力容器；焊缝；裂纹；应力分析中图分类号：
文献标志码：A
文章编号：
The Cause Analysis and Prevention Measures of Welding Cracks on the In-service Pressure Vessel
CHEN Bing-chuan，CHEN Wei-min，ZHU Wei-qing(State Nuclear Power Plant Service Co.Ltd., Shanghai 200233, China)Abstract: In the local metallographic examination process for an austenitic stainless steel in-service pressure vessel, the microscopic cracks had been found in the longitudinal weld of its lower head.Formation mechanism of cracks is analyzed, the result show that those cracks are composed of transverse liquefaction cracks cause by welding and vertical cracks caused by the suppression molding in manufacture.Some measures have。