crmog耐热钢管道焊接施工工法

1 5 C r M o G 耐热钢管道焊接施工工法

1 前言

耐热钢中以珠光体铬钼耐热钢应用最广，因为这类钢一般适用于350-550 C 之间，同时，这类钢的合金元素含量相对较少，一般都属于低合金钢的范畴，因为合金钢是在碳钢中加入少量的合金元素，钢的性能就发生了变化，就得到了碳钢所没有的性能，即耐高温、抗氧化、抗蠕化和良好的持久强度,由于合金元素小于%，所以称作低合金，简称合金钢。它的耐热性和强度均超过不锈钢，但是价格比不锈钢便宜得多，适用于在各种高温高压条件下工作的介质管道。例如在攀钢煤化工厂外线工艺管道施工项目中，该工程管道©273 X 11共1200米，其设计温度为480 C，设计压力为，并且管道材质为15CrMoG耐热合金钢，这类

高温高压的特殊材质管道以前我公司未施工过,所以还没有完善和成熟的施工工

艺及经验可以借鉴。由于合金钢的化学成分和性能与碳素钢、不锈钢存在较大的区别，所以施工15CrMoG 耐热合金钢的焊接工艺及步骤都比碳素钢、不锈钢要求更高，也更严格和复杂。因此掌握此项新技术、新工艺中所有技术参数是具有较大的技术难题。

为了保证焊接质量，公司成立了专题攻关技术小组，开展科技创新，取得了

“ 15CrMoG耐热钢管道焊接技术”这一新成果，并且该技术于2006年通过攀钢冶金技术有限公司（原攀冶建公司）科技质量部组织的科技成果鉴定，获公司科技进步一等奖；在2007年4月全国冶金施工系统QC成果发布会上获得二等奖。

该技术填补了我公司在15CrMoG耐热合金钢焊接技术方面的空白，优化了生产

工艺，提高了劳动生产率，保证了焊接质量，为公司创造了良好的社会效益和经济效益。

2工法特点

由于15CrMoG钢中含有较高含量的Cr、C和其它合金元素，钢材的淬硬倾向较明显，焊接接头淬硬倾向大，可能出现冷裂纹,因此15CrMoG 钢焊接时，焊接材料的选择和严格的工艺措施，对于防止焊缝产生裂纹，保证管道使用性能至关重要。所以

15CrMoG 耐热合金钢与碳素钢、不锈钢等管道相比不管从施工工艺还是施工时所使用的工机具要求都更高，也更复杂。因此通过本工法的实施, 使我公司的管道施工综合能力得到很大的提高,填补了我公司在15CrMoG 耐热合

金钢安装技术方面的空白，优化了生产工艺，提高了劳动生产率，保证了焊接质量，为公司创造良好的社会效益。更为今后公司施工同类管道奠定了坚实的基础，提高了1 市场竞争能力。

本工法贯彻实施后，使我公司得以熟练掌握15CrMoG 材质高温高压蒸汽管道的打磨、预热、焊接、层间温度、焊后缓冷、焊缝及管道的热处理等所有工序及每个工序的具体要求及相关参数。为今后公司施工同类合金管道将起到较大的指导作用。

3适用范围

适用于管道介质在10MPa、550C以下的15CrMoG材质或同类型材质的高温、高压蒸汽管道或其它介质管道的焊接。

4工艺原理

为了保证耐热钢具有较好的高温强度和高温抗氧化性能,要加入一定量的Cr 和Mo, 但含有Cr 和Mo 的钢焊后在空气中冷却时,具有明显的淬硬倾向,焊缝和热影响区出现硬而脆的马氏体组织,不仅影响焊接接头的力学性能,而且引起很大的内应力,容易产生裂纹。耐热钢焊缝及热影响区的淬硬倾向主要和以下因素有关：

Cr和C的含量越多，硬化越严重；焊件越厚，截面积越大（也就是焊件的刚性越大）硬化越严重；焊件不预热或预热温度过低（特别在冬季施焊时）硬化越严重;焊接时的线能量越小,硬化越严重。

此外，焊缝中扩散氢的含量较高也是导致15CrMoG 耐热钢焊缝或热影响区产生裂纹的重要原因。为保证焊接质量，在焊接时必须选用碱性低氢型焊条，严格按技术要求进行预热，保持层间温度、焊后缓冷并及时进行热处理等工艺措施。

5施工工艺流程及操作要点

15CrMoG耐热合金钢之所以能在一定的高温（350-550 C）下长期稳定的工作，是因为它具有比一般低碳钢更好的高温力学性能和高温抗氧化性能, 因为普通碳素钢在高温时，不仅强度低，而且会发生氧化，温度越高，氧化越严重。而氧化铁很粗疏，因而导致氧化过程不断向钢材内部进行，加速钢材的破坏。如果在钢中加入铬（Cr）,则由于铬（Cr）和氧（O）的亲和力比铁（Fe）与氧（O）的亲和力大，高温时，在金属表面首先形成氧化铬，致密的氧化烙在金属表面形成一层保护膜；因而能防止内部金属受到氧化。

但是由于15CrMoG钢中含有较高含量的Cr、C和其它合金元素，钢材的淬硬倾向较明显，焊接性差。15CrMoG钢的化学成分如下：

C: %, Si: %, Mn : %, Cr：%, Mo: %, S< %, P< %，其碳当2

量（按国际焊接协会11W）推荐的公式：

Ceq= C+ Mn/6 +( Cr+ Mo + V) /5 +( Ni+ Cu) /15 = %

根据经验：当Ceq>%时，焊接接头淬硬倾向大，可能出现冷裂纹，而15CrMoG 钢的碳当量Ceq值已达％，故15CrMoG钢的淬硬倾向大，焊接性差，因此15CrMoG 钢焊接时，焊接材料的选择和制定严格的焊接工艺措施，对于防止裂纹，保证使用性能至关重要。

施工工艺流程

操作要点焊接工艺评定

1•焊接材料的选择针对15CrMoG钢的焊接特点及材质性能表，参照国

家相关规范上的焊接工艺要求，我们选择了两种方案进行焊接试验。

方案I：焊接预热，采用焊丝，规格为①①X 350的焊条电弧焊盖面。焊后

进行局部热处理。

3

方案U:采用ER80S-B2L旱丝，规格为①的焊丝手工钨极氩弧焊打底，采用牌号为

E309Mo-16、规格为①

2.焊前准备

试件采用15CrMoG钢管，规格为© 273 X

焊接接头：对接详图：a坡口形式：衬垫a =60°

注：第一层为手工氩弧焊；第二、三、四层为手工电弧焊

3.焊接工艺参数的选择

按方案I焊前需进行预热，根据计算预热温度公式: To=35Z[C] (C