概述20钢与15CrMo的异种钢焊接工艺
15CrMo与20#异种钢管状对接氩弧焊焊接工艺评定-10页word资料
60～75
10～14
6～8
6000.00
1/2
GTAW
TIG-R30L
φ2.0
DCEP
60～75
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6～8
6000.00
钨极类型及直径:铈钨φ2.0喷嘴直径(mm):φ10.0
熔滴过渡形式: ___________________________焊丝送进速度(cm/min):
技术措施:
摆动焊或不摆动焊:摆动摆动参数:微摆
焊前清理和层间清理:砂轮机,钢丝擦,清渣锤背面清根方法:
单道焊或多道焊(每面):单道焊单丝焊或多丝焊:单丝焊
15CrMo钢的性能及其焊接方法
15CrMo钢的性能及其焊接方法陈蓉李攀峰陈桂芹（济南市锅检所济南山东250002山东澳信石化装备工程有限公司济南山东250217）山东华宸高压容器有限公司济南山东250101摘要：从理论和实践两个角度，探讨了15CrMoR材料有关的性能及其焊接工艺。
关键词：15CrMoR；焊接工艺；性能1、引言焦碳塔是延迟焦化装置的关键设备，其操作条件十分苛刻，操作温度高，温度变化范围大。
设备直径从5400-8800mm，由于100%射线检测，整体热处理，焊接质量要求非常严格，目前焦碳塔壳体材料一般采用15CrMoR钢，由于15CrMoR钢焊接性能较差，焊接时极容易产生焊接裂纹，因此探讨一套比较合理的焊接工艺十分必要。
2、15CrMoR耐热钢母材性能2.1 GB713-2008对15CrMoR的化学成分规定见表1表1 15CrMoR钢化学成分2.2力学性能见表2其金相组织为铁素体+珠光体+少量的贝氏体，晶粒度5-8级。
表2 15CrMoR钢力学性能3 15CrMoR 焊接时存在的问题15CrMoR中的Cr、Mo合金元素与碳共同作用，使奥氏体稳定性增大，临界冷却速度降低，易产生淬硬组织，导致冷裂纹的产生。
这与合金元素与碳的含量、氢的存在及焊接拘束度有关。
15CrMoR属淬硬倾向高的钢种。
其母材、焊缝具备固定的塑性储备，塑性变形能力相对较低，易在焊接缺陷处产生应力集中，加之氢的扩散聚集，导致诱发裂纹的临界应力值低，冷裂纹倾向较大。
应力状态是引起冷裂纹的直接原因，并会影响氢的分布。
15CrMoR焊接接头的应力状态主要有热应力、组织相变应力和接头外部刚性拘束引发的应力相互叠加的结果。
氢的直接作用主要为扩散氢，向应力集中部位扩散，当达到氢的临界含量值时，便引发裂纹。
来源于焊接材料的水分、坡口上的油污、铁锈及空气中的水分。
在高温焊接电弧作用下，分解的氢原子或氢离子大量溶于焊接熔池。
小体积熔池在快速冷却凝固过程中，氢来不及逸出，已过饱合状态存在于焊缝，在浓度梯度作用下，焊缝中的过饱和氢在一定温度区间（-100~100℃）扩散。
关于对15CrMo钢材的焊接要求：
1、要介质为催化剂、风，蒸汽，原料油，干气等，温度最高450℃，压力最高6.4Mpa,。
2、材质为20G，Q235-A，0CR18Ni9Ti,Cr5Mo,15Cr5Mo等。
3、施工及验收标准按《工业金属管道工程施工及验收规范》（GB50235-97）、《现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范》（GB50236-98）、《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》（SH3501-1997）执行。
4、高压蒸汽HS－108及HS－110及凝液SC－W101，102，设计温度为430℃，工作压力为7.53MPa；动力油LO－107，LO－109，设计压力为16MPa。
在施工工作过程中，重点控制焊接质量，严格按照焊接工艺卡施工。
3.2润滑油线LO在施工中要严格控制管子的内洁度，必须采用全氩焊接（并及时封口）。
3.3由于该区管线口径较大是本次工程的重点，在组对吊装方面要严格计算下料尺寸。
卷管较多，在施工前应进行排版放样，避免形成十字焊缝，减少材料的浪费。
3.4支吊架的安装要严格按照标准图进行加工、安装。
对于回供总管LO－112有坡度的管线，支吊架安装要控制安装高度，对于滑动管托滑动面应洁净平整，并严格控制支吊架的焊肉高度。
大口径管线所用弯头支腿补强板，我公司现有的施工能力无法压制，故建议弯头厂热压成型，加工供料来保证施工质量。
3.5膨胀节的材料供应可能要致后，故在预制安装过程中，可以根据图纸预留一定的位置，或者采用Φ89的管子先将大口径线连接起来，待到货后分别进行安装,膨胀节组对必须复核其安装尺寸，连接限位的连杆不得松开待膨胀节组焊完毕后，方能松开连。
焊材的选用见下表2、焊工只能从事与合格证内容相符的焊接项目，并对焊口应做好编号及焊接施工记录。
3、焊丝使用前，必须清除锈斑和油物，并露出金属光泽。
焊条在使用前应进行烘干，重复烘干两次不得使用。
4、焊接前，应将坡口端部以内20mm范围内的氧化铁，油污等清除干净，并露出金属光泽。
15CrMo与20钢焊接工艺
本科毕业设计（文献综述）题目 15CrMo与20钢焊接性能研究姓名万景专业材料成型及控制工程学号201146119指导教师王爱珍郑州科技学院机械工程学院二○一五年三月目录1 异种材料发展形势 (1)2 15CrMo与20钢各自特性 (2)3 焊接接头的坡口形式 (2)4 焊接区的应力及应变状态 (3)应力状态 (3)应变状态 (3)5 焊接工艺 (4)6 接头的组织变化特征 (4)6.1熔合区微观组织分析 (4)6.2热影响区域微观组织 (5)7 力学性能 (5)8 结论 (6)参考文献 (7)[摘要]从15CrMo与20钢的焊接的组织特性、断口形态、显微组织、应力应变状态和焊后热处理等几个方面，对15CrMo与20钢焊接性能研究及其工艺设计进行综述。
关键词: 15CrMo;20钢;异种钢焊接;焊接性;显微组织;焊后热处理1 异种材料焊接的发展形势异种材料焊接在工程机械、交通运输、石油化工、电站锅炉、航天航空和机械电子等行业的机械设备和构件中得到广泛应用。
这种构件的强度和使用寿命在很大程度上取决于焊接接头的性能及其工艺,特别是组织、成分和性能等与母材非常不同的过渡区或称熔合区部位的组织和性能。
例如在国内外许多的实际调查中都发现 ,超高压和亚临界电站锅炉中的爆管事故大部分发生在异种钢焊接接头部位 ,它不仅影响电厂的正常生产,造成重大的经济损失 ,还会造成人身伤亡。
异种材料焊接重要的是焊接接头。
而异种钢焊接接头一般主要指奥氏体钢或铁素体钢之间的连接形式。
这种焊接有时是不可避免的和必须的,有时也是从经济和便利等方面考虑而采用的,但是其所存在的一些固有的特殊问题,也妨碍或限制了它的广泛采用,主要有以下几点：1.在室温下,异种钢焊接接头区的力学性能如拉伸、冲击、弯曲等一般优于被焊母材的性能 ,但高温下或高温长期运行后,接头区的性能劣于母材。
2.在奥氏体焊缝与珠光体钢母材之间存在一个马氏体熔合区,该区韧性较低,是一个高硬度脆性层,也是导致构件失效破坏的薄弱区,它会降低焊接结构的使用可靠性。
15CrMoR钢板的焊接工艺
用以来， 至今运行状态良好。
作 者 简 介 ： 单 利 （ １９７７—） ， 男 ， 山 东 淄 博 人 ， 从 事 压 力 容 器 焊 接 工艺与制造工艺的设计工作．
本上与母材相应指标一 致 。 由１５ＣｒＭｏＲ钢 的 焊 接 性 分 析 和ＪＢ／Ｔ
４７０９—２０００ 《钢制压力容器焊接规程》选用与之相匹配的国产
焊 丝 Ｈ１３ＣｒＭｏＡ （ 符 合 ＧＢ／Ｔ １４９５７—１９９４） 和 国 产 焊 条 Ｒ３０７
（ ＧＢ／Ｔ ５１１８—１９９５） ， 其化学成分和力学性能分别见表３、表４。
３ 焊接工艺性试验 焊接材料的选择和匹配、焊接方法和工艺、焊接热输入和
３８ ·工艺与新技术·
焊后热处理等是影响焊接接头的主要因素。
３．１ 焊接方法 打底焊采用单面焊双面成形钨极氩弧焊； 填充和盖面焊使
用便于操作、易于控制的焊条电弧焊。
３．２ 焊接材料的选配 焊接材料选择原则应是焊缝金属的合金成分与强度性能基
材料。对１５ＣｒＭｏＲ钢板进行了焊接性分析， 从焊接方法、焊接材料、焊前 预 热 、 焊 接 工 艺 参 数 、 焊 后 热 处 理 等 方 面 进 行 了 焊 接 工 艺 性
试验， 分析总结出了合适的焊接工艺并成功应用于该设备的制造。
关键词： １５ＣｒＭｏＲ钢； 焊接性分析； 焊接工艺性试验； 产品焊接
≥２７
Ｒ３０７ !３．２ ｍｍ 入厂检验 ６０５ ５０５
２３
２２０／２１９／２２６
Ｒ３０７ !４ ｍｍ
入厂检验 ５９５
４９５
２７
２２２／１９１／２００
15CrMo钢焊接讲解
耐热钢1.1 耐热钢的定义、分类及应用在高温条件下，具有抗氧化性和足够的高温强度以及良好的耐热性能的钢称作耐热钢。
耐热钢包括抗氧化钢和热强钢两类。
抗氧化钢又简称不起皮钢，一般要求较好的化学稳定性，但承受的载荷较低。
热强钢则要求较高的高温强度和相应的抗氧化性。
耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、动力机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。
这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。
中国自1952年开始生产耐热钢。
以后研制出一些新型的低合金热强钢，从而使珠光体热强钢的工作温度提高到600～620℃；此外，还发展出一些新的低铬镍抗氧化钢种。
耐热钢的分类有以下几种：（1）珠光体耐热钢珠光体钢耐热钢中合金元素以铬、钼为主，质量分数总量一般不超过5%。
其组织除珠光体、铁素体外,还有贝氏体。
这类钢在500～600℃有良好的高温强度及工艺性能，价格较低，广泛用于制作600℃以下的耐热部件。
如锅炉钢管、汽轮机叶轮、转子、紧固件及高压容器、管道等。
典型钢种有：16Mo、15CrMo、12Cr1MoV、12Cr2MoWVTiB、10Cr2Mo1以及25Cr2Mo1V、20Cr3MoWV等。
（2）马氏体耐热钢马氏体钢中含铬的质量分数一般为7～13%，在650℃以下有较高的高温强度、抗氧化性和耐水汽腐蚀的能力，但焊接性较差。
含铬12%左右的1Cr13、2Cr13,以及在此基础上发展出来的钢号如1Cr11MoV、1Cr12WMoV、2Cr12WMoNbVB 等，通常用来制作汽轮机叶片、轮盘、轴、紧固件等。
此外，作为制造内燃机排气阀用的4Cr9Si2,4Cr10Si2Mo等也属于马氏体耐热钢。
（3）铁素体耐热钢铁素体钢中含有较多的铬、铝、硅等元素，形成单相铁素体组织，有良好的抗氧化性和耐高温气体腐蚀的能力，但高温强度较低，室温脆性较大，焊接性较差。
20钢与15CrMo的异种钢焊接工艺分析
少 ，所 以，通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织
或 淬 火组 织 。２ Ｏ 钢焊 后 的接 头 塑性 和冲 击韧 度 良好 ，焊
接 时 ，一般 不 需 预热 、控 制 层 间温度 和 后 热 ，焊后 也不 必 采用 热 处理 改 善组 织 ，整 个焊 接 过程 不必 采 取特 殊 的 工 艺措 施 ，焊接 性优 良 。
两 种 材 质 化 学 成 分 金 相 组 织 分 析 、 比 对 ， 查 阅 相 关 资
２ 异 种钢 焊 接工 艺分析
２ ． １ 焊接 的工 艺 原则 异 种钢 焊 缝与 母 材 的化 学成 分 、金相 组 织 、物 理性 能及 力 学性 能 都有 较大 的 差别 ，因此异 种钢 焊接 要 比同 种钢 复 杂得 多 ，焊 接 时必 须采 取一 定 的特殊 工 艺措施 才
２ ０ １ ４ 年 第３ ４ 期
（ 总 第 ３ １ ３ 期 ）
中阖高素 ｆ ｆ 技术 企Ｉ 业
ｆ ， Ｉｆ … ． １ ０＊ ￡ ｆ¨ １ ；
Ｎ０ ． ３ ４． ２ ０１ ４
（ Ｃ ｕ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｔ ｙ Ｎ Ｏ． ３ １ ３）
能获得满意的焊接接头 。考虑异种钢焊接工艺时必须根
据这 些特 定 的条 件 来确 定焊 接 方法 、焊接 材料 、工 艺参 数 以及其 他 措施 。 ２ ． ２ 焊 接 方法 的选 择 由于升 气 管 工 作 温度 为 ３ ２ ０ ℃ ，工 作 压力 高 ，工 作 介 质 是 蒸 汽 ，结 合 化 工 生 产 要 求 ，采 用 钨 极 氩 弧 焊 打 底 ，焊 条 电弧 焊盖 面 （ Ｇ Ｔ Ａ ｗ ／ Ｓ Ｍ Ａ ｗ ）。
料 ，结合 以往积 累 的经 验 ，选 用 了合适 的焊接 材 料及 合 理 的 工 艺 参 数 ，成 功 地 完 成 了升 气 管 缺 陷 焊 口的 返 修
20和L245的异种刚焊接
目录1 绪论 (1)1.120和L245的化学成分及力学性能介绍 (1)1.2低合金钢的介绍 (2)220和L245焊接性分析 (6)2.1 20和L245焊接特性 (6)2.220和L245焊接缺陷的分析 (6)2.3氩弧焊 (7)2.3.1氩弧焊的特点原理、操作、特点及应用 (7)2.3.2 氩弧焊焊接参数 (8)3 制订20和l245的焊接工艺 (11)3.120和L245的焊接要求..................................错误!未定义书签。
3.2焊接方法的确定.......................................错误!未定义书签。
3.3焊接材料的选用.......................................错误!未定义书签。
3.4焊前准备.............................................错误!未定义书签。
4 结论 (14)致谢 (15)参考文献 (16)焊接工艺卡20和L245异种钢焊接工艺规程的制定摘要本文主要从分析原理入手分析异种钢焊接的焊接性.先从异种钢焊接分类入手分析异种钢焊接的焊接性,从中选出较多见的奥氏体钢与马氏体钢焊接作为重点示例,从焊接成分的稀释、凝固过渡层的形式、碳迁移过渡层的形式、残余应力的形成各个方面具体分析异种钢焊接性.然后提出异种钢焊接工艺措施,主要提出两种焊接方法——直接施焊法、利用"过渡段"焊接.首先根据焊接母材的化学成分与力学性能的分析，在焊接应力与变形的条件下可能产生的各种缺陷，分析了其影响因素，然后根据产生缺陷的原因，在焊接时的选择坡口、焊接结构的设计和焊接工艺的编制采取相应的对策。
最后分析复合钢的焊接特点.以及对异种钢焊接中的金属合金的作用进行介绍分析，来加强我们对钢材的认识，为我们做焊接打下基础。
关键字：20和L245异种钢焊接工艺焊接参数AbstractThis paper starts from the anal ysis of theprinciple of welding of dissimilar steel welding of dissimilar steel welding.From the anal ysis of the classification of the welding of dissimilar steel welding, choose the austenite andmartensite steel is moresee welding as a key example, the welding components of dilution, freezing transition layer, transition layer of carbon migration in the form of residual stress, the formation of the various aspects of the specific anal ysisof dissimilar steel welding. Then put forward the technical measures of dissimilar steel welding,mainl y put forward two kinds of weldingmethods -- direct welding method, the use of "transition".First of all,a ccording to the first base metal welding the chemical composition and mechanical properties of the welding stress and deformation possibl e under the conditions of the various defects, anal ysis of its impact factor, then the reasons for the defects in the welding when the choice of groove, Welding design and structure of the welding process of preparation to take corresponding countermeasure s.In the final anal ysis, welding welding composite steel areintroduced as well as the role of the metal alloy of dissimilar steel welding in the to enhance our understanding of steel, welding, and lay the foundation for us to do.Key words:20andl245CrMosteel ,welding process ,welding parameters1 绪论焊接技术自20世纪初期以后，几十年来获得迅猛发展，目前焊接结构已经基本上取代了铆接结构，并部分代替铸造和锻造结构。
15CrMo管板与20#管子焊接加工工艺
３试验项目和结果分析
（）试验项 目 １ 以上三种方案的焊接试件后经着色检查 ，确认焊缝表 面无裂纹、气孔等焊接缺陷，各方案的试件分别以焊态和 模拟热处理状态 （８｀ｘ 热处理）进行以下三项试验 ， ６０ １ｈ Ｃ ３ 见表 ２ 。其 中热处理规范是按 Ｋ ｒ ｎ Ｍｌｒ ａ ｏ－ ｉ 公式计算得 ｓ ｅ
Ａ ９９ｘ４ （ ０ １ 小时） ６ ０ Ａ ９９ｘ 小时） （ ００５ ６ 注： ｏ：杭拉强度 ｒ ｂ
艺方案。
４８ ０ ５ （ Ｒ母材断） ２ ４ １ ０ ６ （ Ｒ母材断） ２ ４２ ０ ８ （ Ｒ母材断） ２ ４９ ０ ７ （ Ｒ母材断） ２
Ｄ ：试样弯曲直径 ａ ：试样厚度 Ｈ Ｚ Ａ ：接头热影响区 Ａ， ， ：冲击功
比较分析。
５ 结语
通过以上的试验方案，严格制定各项工艺措施和进行 生产监控 ，顺利地完成了该产品的制造，各项指标均达到 验收要求。经过二年的运行显示设备各项性能 良好并受到 用户的好评，证明该工艺方案完全能够满足产品的设计要
求。
参考文献 ：
（）焊态机械性能检查 １ （）经 ６ ９ｘ ００ ２ ９ １ ４小时的模拟热处理后做机械性能检
较好地保证接头的各项机械性能。
为保证产品接头的性能，我们采用 Ｅ ３９ ｏ 焊丝做 Ｒ ０Ｍ Ｌ 了进一步的焊接性试验 ，以分析接头的机械性能。试验母 材 为 ８２ ｍ 的 １ＣＭ Ｒ 和 ２Ｒ 板 材 ，焊 接 电 流 为 １ｍ ５ ｒｏ ０ １０１０ ，焊接前不预热 ，以焊态及模拟工况热处理进行 ０ － Ａ １
结束后保温后热以避免接头 中产生淬硬组织 ，之后还需进 行整体消除应力处理。但 由于该产品的管板太大 ，厚度方 向和径向的散热非常强烈 ；而且换热管数量巨大 ，加剧 了
15CrMoR钢的焊接工艺
拼装间隙， 增大闸门整体焊接时的变形程度。
收稿日期： ２００６－ ０４－ ０７； 修回日期： ２００６－ ０８－ ２３
（ ３） 门叶组拼
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体对接焊缝焊接工艺试验结果合格。
２．２ 焊接工艺措施
温度 取样 ／℃ 位置
表４ 筒体对接焊缝力学性能试验结果
σｂ ／ＭＰａ
拉伸试验 σｓ ／ＭＰａ 断裂位置
冲击吸收功 冷弯试验
ＡＫＶ ／Ｊ（ ２０ ℃）
ｂ＝２ａ
焊缝 热影响区 α＝１８０°
封头对接焊缝、筒体对接焊缝等部位在焊接施工中要严格 执行技术规范要求 ， 特别是焊前预热温度应高于２００ ℃， 层 间 温度应控制在２００～２５０ ℃之间， 焊后需进行相应的后热处理。
１．２ 结构因素
面坡口形式、焊接顺序、热输入、环境温度以及焊前预热与否
焊缝分布较密或分布不均的钢闸门， 容易产生较大的焊接
等因素有关。但只要在闸门制造过程中采取一定的措施， 控制 变形。
好关于材料、结构和制造过程中的各种技术因素， 就可以有效
１．３ 制造工艺因素
地预测和控制焊接变形。
（ １） 下料过程
合气体保护焊， 设备为ＮＢＣ－ ２ !１．２ ｍｍ， 保 护 气 体 为"（ Ａｒ） ８０％＋"（ ＣＯ２） ２０％； 焊前需进行２２０ ℃预热， 焊后需进行２５０ ℃×３ ｈ保温。
１．１．２ 焊接工艺参数
封头对接焊缝焊接工艺参数见表１。
级合格。力学性能试验结果见表４， 按ＪＢ ４７０８—１９９２规定， 筒
６４ ·焊接质量控制与管理· 文章编号： １００２－ ０２５Ｘ（ ２００６） ０５－ ００６４－ ０３
15CrMo焊接性说明
15crmo钢管|15crmo钢管规格表15CrMo钢管可回收，符合环保、节能、节约资源的国家战略，国家政策鼓励扩大15CrMo钢管的应用领域。
15CrMo钢管消费量占钢材总量的比重仅为发达国家的一半，15CrMo钢管使用领域扩大为行业发展提供更广阔的空间。
根据中国特钢协会15CrMo钢管分会的研究，未来我国高压15CrMo钢管长材的需求年均增长可达10-12%。
15CrMo钢管方案Ⅱ虽可省去焊后热处理，但焊缝在高温下发生碳的迁移扩散而导致焊缝破坏的可能性不容忽视，因此，只有在焊后无法进行热处理时才慎重采用。
无缝钢管尺寸及允许偏差偏差等级标准化外径允许偏差D1 ±1.5%，最小±0.75 mmD2 ±1.0%。
最小±0.50 mmD3 ±0.75%．最小±0.30 mmD4 ±0.50%。
最小±0.10 mm15CrMo钢系珠光体组织耐热钢，在高温下具有较高的热强性（δb≥440MPa）和抗氧化性，并具有一定的抗氢腐蚀能力。
由于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。
15CrMo焊接性焊接材料合金管针对15CrMo钢的焊接性的工作特点，根据以往的经验，参照国外提供的焊接工艺卡，我们选择了两种方案进行焊接试验。
方案Ⅰ：焊接预热，采用ER80S-B2L焊丝，T1G焊打底，E8018-B2焊条，焊条电弧焊盖面，焊后进行局部热处理。
方案Ⅱ：采用ER80S-B2L焊丝，T1G焊打底，E309Mo-16焊条，焊条填充电弧焊盖面，焊后不进行热处理。
焊丝和焊条的化学成分及力学性能见表1。
焊后热处理采用方案Ⅰ焊接的试件，焊后应进行局部高温回火处理。
热处理的工艺为：升温速度为200℃/h，升到715℃保温1小时15分钟，降温速度100℃/h，降到300℃后空冷。
具体采用JL-4型履带式电加热器（1146×310）包绕焊缝，用硅酸铝棉[1]层保温，保温层厚度50mm，温度控制采用DJK-A型电加热器自动控温仪。
NS112与15CrMo异种钢的焊接工艺
２ 焊接工艺的确定
Ｎ Ｓ ｌ ｌ ２ 和１ ５ Ｃ ｒ Ｍ ｏ 两种材料的金相组织和化学
大的树枝状奥 氏体结晶 ，低熔点杂质易集中于
晶界 ，在 晶粒凝 固收缩应力 和焊接应力 的作用
下 ，未完全凝固的晶界低熔点物质 （ 晶间液膜 ）
成份不同 ，导致其焊接性能不 同，焊接操作 的 难度很大 。为了保证焊接质量 ，制定了合理 的
度应 小 于 ｌ ５ 。。
附表 Ｓ ＭＡ Ｗ焊 接 工 艺 参 数
焊条 牌号
ＥＮｉ Ｃｒ Ｆ ｅ － ３
焊条直径 焊接电流 焊接 电压 焊 接速度 （ ｍ ｍ） （ Ａ） （ Ｖ） （ ｃ ｍ／ ｍ ｉ ｎ
中３ ． ２ ９ ０－ ９ ８ ２ ２ ～ ２ ６ ８ ～１ Ｏ
１ ． １ 热裂 纹和 冷 裂纹
度较快 ，使熔池中的气体来不及逸 出，更易造成 气孔 。因而在焊接之前先将待焊表面２ ０ ｍ ｍ ￣围 内的油污 、铁锈 、杂质等清理干净，直至露出金 属光泽 ，尽量减少产生气孔的可能。
Ｎ Ｓ １ １ ２ 具有较高的焊接热裂纹敏感性 ，如凝 固裂纹 、液化裂纹等均可 能发生 ，在弧坑处易 产生火 口裂纹。镍和硫 、磷及Ｎ ｉ Ｏ 等易形成低熔 点共 晶 ，镍及镍合金焊缝金属凝 固时常形成粗
异种钢焊接等 。
５ － ３ 采用多层 多道焊 ，各层 、各道焊缝 的起 弧 与收弧应相互错开 ，控制层 间温度 ，以及 热输 入量 。返修后进行Ｒ Ｔ ，片子 Ｉ 级合格 。 返修合格后 ，焊工在下道工序焊接Ｎ Ｓ １ １ ２ 母
３ 焊接工艺参数和焊接操作要点
１ ５ Ｃ ｒ Ｍ ｏ 容易产生冷裂纹 ，因此在 焊接前应
为焊缝金属流动性差 ，熔深浅 ，焊工在施焊过 程 中不易分辨出焊道或母材是否熔化引起。
管道异种钢焊接注意事项
异种钢管道焊接及热处理注意事项2019.10.261、综述承压件及承压件与非承压件间的焊接应由按TSG Z6002-2010《特种设备焊接操作人员考核细则》考核合格的焊工来操作，焊接时应按照根据NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》评定合格的焊接工艺规程来施焊。
焊前准备及施焊环境应满足下列要求：1）焊条在领用前应烘干，烘干温度为250~300℃，保温1.5H，发放温度为100-150℃；焊条的贮存库应保持干燥，相对湿度不得大于60%；2）当施焊环境出现下列任一情况，且无有效防护措施时，禁止施焊：a.焊条电弧焊时风速大于10m/s；b.气体保护焊时风速大于2m/s；c.相对湿度大于90%；d.雨、雪环境；e.焊件温度低于-20℃。
焊接工艺一览表2、焊接（一）材质为15CrMo+S32168管道焊接，若15CrMo侧已堆焊ENiCrMo-3隔离层，工艺顺序可直接从第5项开始执行。
若15CrMo侧未堆焊ENiCrMo-3隔离层，工艺顺序直接从第1项开始执行。
具体的工艺顺序为：1)加工管道坡口如下图，并打磨去除管口周边50mm范围内油锈；2)对坡口按NB/T47013.5-2015进行100%PT检测，Ⅰ级合格；3)15CrMo侧堆焊隔离层6mm，堆焊分两层进行。
焊接采用手工钨极氩弧焊，焊丝ERNiCrMo-3(Φ2.4)；焊材牌号规格电流I(A) 电压U(V) 焊接速度v 电源氩气流量ERNiCrMo-3 Ø2.4mm 120-150 11-17 ≥80mm/min 直流正接8-12L/min 堆焊第一层要求：焊前预热≥100℃，严格控制道间温度在(100-250)℃范围内，焊后立即后热(250-300)℃×1hr；堆焊第二层要求：焊前预热≥15℃，严格控制道间温度在(15-100)℃范围内4)15CrMo侧堆焊隔离层后，进行690±10℃*2h热处理。
5)对15CrMo侧管道进行加工坡口，去除管口周边50mm范围内油锈；6)对坡口按NB/T47013.5-2015进行100%PT检测，Ⅰ级合格7)装配组队两侧管道，注意控制坡口间隙，保证单面焊双面成型。
15CrMo与20钢焊接性能研究
题 姓 专 学
目 名 业 号ຫໍສະໝຸດ 15CrMo 与 20 钢焊接性能研究
材料成型及控制工程
指导教师
郑州科技学院机械工程学院 二○一五年五月
目录
中文摘要......................................................................................................................Ⅰ Abstract........................................................................................................................Ⅱ 1 引言.........................................................................................................................1 1.1 异质材料焊接研究意义.................................................................................1 1.1.1 异质接头组织及性能..................................................................................1 1.1.2 焊接工艺特点及缺陷..................................................................................2 1.1.3 焊接工艺方法及措施..................................................................................2 1.2 异种钢焊接研究思路.........................................................................................3 1.2.1 研究内容及目标..........................................................................................3 1.2.2 研究思路及步骤..........................................................................................4 2 焊接性能及工艺拟定.............................................................................................6 2.1 化学成分及性能.................................................................................................6 2.1.1 15CrMo 成分及性能....................................................................................6 2.1.2 20 钢成分及性能..........................................................................................7 2.2 焊接材料及工艺..................................................................................................8 2.2.1 焊接材料及牌号选择..................................................................................8 2.2.2 焊接方法与设备选择..................................................................................9 2.2.3 接头及坡口形式选择................................................................................12 2.2.4 焊接电源及规范选择.................................................................................13 2.2.5 焊接工艺措施拟定....................................................................................14 3 焊接试验及方案拟定............................................................................................16 3.1 坡口加工方法....................................................................................................16 3.2 正交试验方法....................................................................................................17 3.2.1 试验步骤.....................................................................................................18 3.2.2 试验方法.....................................................................................................20 3.3 焊接试验过程....................................................................................................20 3.3.1 焊前准备.....................................................................................................20 3.3.2 焊中操作.....................................................................................................22
15CrMo钢管焊接工艺
15CrMo钢管焊接工艺焊接工艺方案Ⅰ：焊接预热,采用ER80S-B2L焊丝,TiG焊打底.E8018-B2焊条,焊条电弧焊盖面,焊后进行局部热处理.方案Ⅱ：采用ER80S-B2L焊丝,TiG焊打底.E309Mo-16焊条,焊条填充电弧焊盖面,焊后不进行热处理.焊丝和焊条的化学成分与力学性能见表1.表1 焊接材料的化学成分和力学性能型号C MnSi Cr Ni Mo S P δb/Mpa δ,% ;ER80S-B2L≤0.05 0.70.41.2 <0.20.5 ≤0.025 ≤0.025 ≤500 25 ;E8018-B2 0.070.7 0.3 1.1 0.5 ≤0.04 ≤0.03 550 19 ;E309Mo-16≤0.12 0.5～2.5 0.9 22.0～25.0 12.0～14.0 2. 0～3.0≤0.025≤0.035 550 25 ;焊前准备试件采用15CrMo钢管,规格为φ325×25,坡口型式与尺寸见图1.焊前用角向磨光机将坡口内外与坡口边缘50mm范围内打磨至露出金属光泽,然后用丙酮清洗干净.试件为水平固定位置,对口间隙为4mm,采用手工钨极氩弧焊沿园周均匀点焊六处,每处点固长度应不小于20mm.焊条按表2的规范进行烘烤.焊条烘烤规范焊条型号烘烤温度保温时间E8018-B2 300 ℃2hE309Mo-16 150 ℃1.5h工艺参数按方案Ⅰ焊前需进行预热,根据Tto-Bessyo等人提出的计算预热温度公式：To=350√[C]-0.25〔℃〕式中,To——预热温度,℃.[C]=[C]x [C]p [C]p=0.005S[C]x[C]x=C 〔Mn Cr〕/9 Ni/18 7Mo/90 式中,[C]x——成分碳当量；[C]p——尺寸碳当量；S——试件厚度〔本文中S=25mm〕;[C]x=C 〔Mn Cr〕/9 7/90Mo=0.361[C]p=0.045 则To=138℃因此预热温度选为150℃.采用氧-乙炔焰对试件进行加温,先用测温笔粗略判断试件表面的的温度〔以笔迹颜色变化快慢进行估计〕,最后用半导体点温计测定,测量点至少应选择三点,以保证试件整体均达到所要求的预热温度.焊接时,第一层采用手工钨极氩弧焊打底,为避免仰焊处焊缝背面产生凹陷,送丝时采用内填丝法,即焊丝通过对口间隙从管内送入.其余各层采用焊条电弧焊,共焊6层,每个焊层一条焊道.方案Ⅰ和方案Ⅱ的焊接工艺参数见表3、4.按方案Ⅰ焊表3 方案Ⅰ的焊接工艺参数焊道名称焊接方法焊接材料焊材规格/mm 焊接电流/A 电弧电压/V 预热与层间温度热处理规范打底层钨板氩弧焊ER80S-B2L φ2.4 110 12填充层焊条电弧焊E8018-B2 φ3.2 5 85～90 23～25150℃715.×75min盖面层焊条电弧焊E8018-B2 φ3.2 5 85～90 23～25表4 方案Ⅱ的焊接工艺参数焊道名称焊接方法焊接材料焊材规格/mm 焊接电流/A 电弧电压/V 预热与层间温度热处理规范打底层钨板氩弧焊ER80S-B2L φ2.4 110 12填充层焊条电弧焊E309Mo-16 φ3.2 90～95 22～24 / /盖面层焊条电弧焊E309Mo-16 φ3.2 90～95 22～24接时,层间温度应不低于150℃,为防止中断焊接而引起试件的降温,施焊时应由二名焊工交替操作,焊后应立即采取保温缓冷措施.热处理采用方案Ⅰ焊接的试件,焊后应进行局部高温回火处理.热处理的工艺为：升温速度为200℃/h,升到715℃保温1小时15分钟,降温速度100℃/h,降到300℃后空冷.具体采用JL-4型履带式电加热器〔1146×310〕包绕焊缝,用硅酸铝棉层保温,保温层厚度5 0mm,温度控制采用DJK-A型电加热器自动控温仪.。
12Cr1MoVG、15CrMo异种钢焊接工艺分析及厚壁管道合理的焊接工艺及热处理工艺
12Cr1MoVG、15CrMo异种钢焊接工艺分析及厚壁管道合理的焊接工艺及热处理工艺王昊【摘要】12Cr1MoVG属于常见的珠光体耐热钢,15CrMo属于低合金珠光体耐热钢,这两种异种钢都具有很好的抗氧化性与热强性,但这两种钢在进行焊接时,都容易出现冷裂纹等缺陷.针对这一问题,主要对12Cr1MoVG与15CrMo异种钢的焊接工艺进行了分析,对厚壁管道合理的焊接工艺与热处理工艺进行了优化研究.【期刊名称】《化工设计通讯》【年(卷),期】2017(043)003【总页数】2页(P84,104)【关键词】焊接;异种钢;热处理【作者】王昊【作者单位】中海石油华鹤煤化有限公司,黑龙江鹤岗 154100【正文语种】中文【中图分类】TG457.6随着我国工业的快速发展，我国发电机组规模也在迅速扩大，各种高参数机组正不断投入生产，从而出现了各种复杂的焊接结构，对钢材的要求也在不断提高，以保障发电设备的稳定运行。
由于火力发电机组的温度一般都比较高，为了满足设备的需求而使用了由不同化学成分与组织结构组成的异种钢，异种钢拥有的良好性能能够满足火力发展机制设备的需求，但异种钢在焊接过程中容易出现问题，因此对异种钢的焊接工艺进行分析具有很重要意义。
12Cr1MoVG在异种钢中属于一种珠光体耐热钢，这种刚没有含较多的合金元素，具有很好的抗氧化性与热强性，同时还具有较强的抗硫腐化与抗氢腐蚀能力，12Cr1MoVG的物理性能与化学性能都比较好，但这种刚在焊接的过程中，近缝区容易出现硬化而出现冷裂纹，同时在热影响区会出现软化，最后在热处理中还有再热裂纹的倾向，但如果能对焊接工艺与热处理温度进行合理的控制，这些问题都能够解决[1]。
15CrMo属于低合金珠光体耐热钢，这种异种钢中主要以CrMo与CrMo基多元合金钢为主，这种异种钢同样具由很好的抗氧化性、热强性、抗硫腐化与抗氢腐蚀能力，在焊接过程中如果处理不当，也会产生冷裂纹，在热影响区会出现硬化或软化。
15CrMo钢管焊接工艺
15CrMo钢管焊接工艺焊接工艺方案Ⅰ：焊接预热,采用ER80S-B2L焊丝,TiG焊打底.E8018-B2焊条,焊条电弧焊盖面,焊后进行局部热处理.方案Ⅱ：采用ER80S-B2L焊丝,TiG焊打底.E309Mo-16焊条,焊条填充电弧焊盖面,焊后不进行热处理.焊丝和焊条的化学成分与力学性能见表1.表1 焊接材料的化学成分和力学性能型号C MnSi Cr Ni Mo S P δb/Mpa δ,% ;ER80S-B2L≤0.05 0.70.41.2 <0.20.5 ≤0.025 ≤0.025 ≤500 25 ;E8018-B2 0.070.7 0.3 1.1 0.5 ≤0.04 ≤0.03 550 19 ;E309Mo-16≤0.12 0.5～2.5 0.9 22.0～25.0 12.0～14.0 2. 0～3.0≤0.025≤0.035 550 25 ;焊前准备试件采用15CrMo钢管,规格为φ325×25,坡口型式与尺寸见图1.焊前用角向磨光机将坡口内外与坡口边缘50mm范围内打磨至露出金属光泽,然后用丙酮清洗干净.试件为水平固定位置,对口间隙为4mm,采用手工钨极氩弧焊沿园周均匀点焊六处,每处点固长度应不小于20mm.焊条按表2的规范进行烘烤.焊条烘烤规范焊条型号烘烤温度保温时间E8018-B2 300 ℃2hE309Mo-16 150 ℃1.5h工艺参数按方案Ⅰ焊前需进行预热,根据Tto-Bessyo等人提出的计算预热温度公式：To=350√[C]-0.25〔℃〕式中,To——预热温度,℃.[C]=[C]x [C]p [C]p=0.005S[C]x[C]x=C 〔Mn Cr〕/9 Ni/18 7Mo/90 式中,[C]x——成分碳当量；[C]p——尺寸碳当量；S——试件厚度〔本文中S=25mm〕;[C]x=C 〔Mn Cr〕/9 7/90Mo=0.361[C]p=0.045 则To=138℃因此预热温度选为150℃.采用氧-乙炔焰对试件进行加温,先用测温笔粗略判断试件表面的的温度〔以笔迹颜色变化快慢进行估计〕,最后用半导体点温计测定,测量点至少应选择三点,以保证试件整体均达到所要求的预热温度.焊接时,第一层采用手工钨极氩弧焊打底,为避免仰焊处焊缝背面产生凹陷,送丝时采用内填丝法,即焊丝通过对口间隙从管内送入.其余各层采用焊条电弧焊,共焊6层,每个焊层一条焊道.方案Ⅰ和方案Ⅱ的焊接工艺参数见表3、4.按方案Ⅰ焊表3 方案Ⅰ的焊接工艺参数焊道名称焊接方法焊接材料焊材规格/mm 焊接电流/A 电弧电压/V 预热与层间温度热处理规范打底层钨板氩弧焊ER80S-B2L φ2.4 110 12填充层焊条电弧焊E8018-B2 φ3.2 5 85～90 23～25150℃715.×75min盖面层焊条电弧焊E8018-B2 φ3.2 5 85～90 23～25表4 方案Ⅱ的焊接工艺参数焊道名称焊接方法焊接材料焊材规格/mm 焊接电流/A 电弧电压/V 预热与层间温度热处理规范打底层钨板氩弧焊ER80S-B2L φ2.4 110 12填充层焊条电弧焊E309Mo-16 φ3.2 90～95 22～24 / /盖面层焊条电弧焊E309Mo-16 φ3.2 90～95 22～24接时,层间温度应不低于150℃,为防止中断焊接而引起试件的降温,施焊时应由二名焊工交替操作,焊后应立即采取保温缓冷措施.热处理采用方案Ⅰ焊接的试件,焊后应进行局部高温回火处理.热处理的工艺为：升温速度为200℃/h,升到715℃保温1小时15分钟,降温速度100℃/h,降到300℃后空冷.具体采用JL-4型履带式电加热器〔1146×310〕包绕焊缝,用硅酸铝棉层保温,保温层厚度5 0mm,温度控制采用DJK-A型电加热器自动控温仪.。
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概述20钢与15CrMo的异种钢焊接工艺
60万吨/年产甲醇装置R-52001合成塔15条升气管（规格：Φ273×16mm；材质：合成塔塔体管口：15CrMo，升汽管：20钢；工作压力：2.3MPa；工作温度：320℃；工作介质：蒸汽）经过多年的运行，靠近塔体第一道焊口出现不同程度的裂纹缺陷，在2014年大检修中对合成塔升气管焊口进行了返修，由于塔体管口与升汽管材质不同，对焊接材料选用到焊接过程工艺参数的控制都提出了更高、更严的要求，我们经过对两种材质化学成分金相组织分析、比对，查阅相关资料，结合以往积累的经验，选用了合适的焊接材料及合理的工艺参数，成功地完成了升气管缺陷焊口的返修
任务。
1 20钢和15CrMo的焊接性分析
20钢属于低碳钢，由于其含碳量低，锰、硅含量也少，所以，通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织。
20钢焊后的接头塑性和冲击韧度良好，焊接时，一般不需预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施，焊接性优良。
15CrMo属于低合金珠光体耐热钢其以Cr-Mo以及Cr-Mo基多元合金钢为主，具有很好的抗氧化性和热强性，同时还具有良好的抗硫和氢腐蚀的能力。
珠光体耐热钢的焊接性与低碳调质钢相近，焊接中存在的主要问题是冷裂纹、热影响区的硬化、软化以及焊后热处理或高温长期使用中的消除应力裂纹。
如果焊接材料选择不当，焊缝中还有可能产生热裂纹。
2 异种钢焊接工艺分析
2.1 焊接的工艺原则
异种钢焊缝与母材的化学成分、金相组织、物理性能及力学性能都有较大的差别，因此异种钢焊接要比同种钢复杂得多，焊接时必须采取一定的特殊工艺措施才能获得满意的焊接接头。
考虑异种钢焊接工艺时必须根据这些特定的条件来确定焊接方法、焊接材料、工艺参数以及其他措施。
2.2 焊接方法的选择
由于升气管工作温度为320℃，工作压力高，工作介质是蒸汽，结合化工生产要求，采用钨极氩弧焊打底，焊条电弧焊盖面（GTAW/SMAW）。
2.3 焊接材料的选择
目前对于20钢与15CrMo异种钢的焊接，其焊接材料的选择还没有一致的看法。
根据常规异种钢焊接选材的原则，我们先后采用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ方法选择的焊接材料（J427、R307、J507）焊接，在焊缝及焊缝的热影响区均产生了辐射状贯穿性裂纹。
最后我们采用Ⅳ方法选择焊接材料（焊丝ERNiCrMo-3，焊条ENiCrMo-3），采用完全不同于异种钢焊接接头两侧母材金属成分的高匹配焊接材料，保证了焊缝金属的致密性，大大降低了焊接缺陷的发生。
综上所述，20钢与15CrMo异种钢的焊接应采用的焊接材料为：氩弧焊丝ERNiCrMo-3，直径2.5mm；焊条，焊条ENiCrMo-3，直径3.2mm。
2.4 焊接工艺
2.4.1 将降液管线弯头与壳体接管的焊缝处用角磨机将原有焊肉全部清理干净，并按照图1中的要求打磨坡口（注意：严禁使用碳弧汽刨法割口，防止渗碳污染塔体母材）。
经金相分析仪检测，无原焊缝熔敷金属方为合格。
2.4.2 焊接前将坡口及坡口两侧10～15㎜管子内外壁的油漆、污垢、铁锈等清理干净，露出金属光泽，塔体管线坡口经渗透检测达到JB/T-4730.5-2005 Ⅰ级合格。
2.4.3 焊口的局部间隙过大时，应设法修整到规定的尺寸（根部钝边1～3mm，间隙1～3mm），严禁在间隙内加填塞物。
施焊中，应特别注意接头和收弧的质量，收弧时应将熔池填满。
多层多道焊的接头应错开。
2.4.4 焊前预热，后热处理，控制层间温度，尽量采用氩弧焊打底，小电流短弧操作，减少热输入量。
焊后对焊缝进行100%渗透检测，结果一次合格，均为Ⅰ级。
结果表明：选择的焊接材料及所确定的工艺参数能保证焊接接头的各项性能要求，为20钢与15CrMo异种钢焊接提供了经验。
2.5 注意事项
2.5.1 收弧时速度不宜过快，要及时填满弧坑根部，待弧坑冷却再切断保护气。
2.5.2 焊工操作时摆动幅度要小，尽量采用直线运动。
2.5.3 由于镍基合金具有较大的焊接热裂纹倾向，所以焊接热输入的大小对焊接接头热裂纹的产生有着重要的影响。
为此，应尽可能采用小的热输入，缩短焊缝熔融金属存在的时间，防止热裂纹的产生，也有利于改善熔合质量。
2.5.4 焊接时采用多道焊，每层焊道的接头应相互错开。
3 结语
（1）20钢与15CrMo异种钢焊接采用焊丝ERNiCrMo-3和焊条ENiGrMo-3，其焊接热输入、层间温度、坡口角度的选择是正确的。
（2）在实际检修过程中必须结合母材的焊接特性和工艺运行条件，对每项焊接工艺参数进行慎重考虑，必要时，先进行工艺试验，选取最优的焊接工艺及焊材。
（3）采用上述工艺焊接的异种钢焊缝，通过探伤和硬度测试等检验均获得理想结果，说明该工艺切实可行，为今后类似异种钢接头的焊接提供了借鉴。
参考文献
[1] 陈裕川.现代焊接生产实用手册[M].北京：机械工业出版社，2005.
[2] 张子荣，等.简明焊接材料选用手册[M].北京：机械工业出版社，2004.
[3] 陈裕川.焊接工艺评定手册[M].北京：机械工业出版社，2000.。