15CrMo耐热钢焊接性能与焊接工艺

(4) 按 GB232—99 标准 , 弯曲 180°试验全部
ຫໍສະໝຸດ Baidu
合格 。
(5) 按 GB50236—98 标准 , 热处理前 HB 母
材 123、热影响区 202、焊缝 210、热处理后 HB 母
材 130、热影响区 134、焊缝 217符合要求 。
312 热处理设备采用 LW K - 120 - B 电加热自动 记录仪 , 加热片规格 LCD - 600 ×350, 保温棉采用 厚度为 50mm 的硅酸铝纤维板 。
中图分类号 : TG142171; TG44 文献标识码 : B 文章编号 : 1002 - 3607 (2005) 01 - 0015 - 02
福建三明华茂化工有限公司尿素合成塔扩建 工程 , 其中用于输送氨介质的工艺管道 , 设计压 力为 32M Pa, 设计温度为 220℃, 材质有 15C rMo、 20G, 管 径 有 Φ159 ×28、Φ219 ×35、Φ273 ×40 等 , 由于 15CrMo合金钢管道焊接难度比较大 , 焊 接工艺要求比较高 , 本文以 15CrMo合金钢管道焊 接难度 比 较 大 , 焊 接 工 艺 要 求 比 较 高 , 本 文 以 15C rMo合金管道 Φ159 ×28 为例 , 进行焊接性能 及焊接工艺评定作如下论述 。
2005年 1月 总 140期 第 1期
安 装 IN STALLA T ION
Jan12005 Total No1140 No11
15CrM o耐热钢焊接性能与焊接工艺
杨元玉
(福建省工业设备安装有限公司 ,福建三明 365001)
摘 要 : 对 15CrMo耐热钢焊接性能与焊接工艺进行论述 关键词 : 焊接性 ; 焊接工艺 ; 热处理
1 15C rMo材料性能 、化学成分及焊接性
111 基本性能及化学成分 : 15CrMo属于珠光体耐热钢 , 它以加入铬 、钼
合金元素为主 , 合金元素铬能形成致密的氧化膜 , 提高钢的 抗氧 化性 能 , 还 有阻 止石 墨化的 作用 。 钼是耐热钢中的强化元素 , 形成碳化物的能力比 铬弱 , 钼优先溶入固溶体 , 强化固溶体 。钼也有 阻止石墨化的作用 , 故应与铬同时加入钢中 , 以 阻止碳的石墨化 。钼的熔点高达 2625℃, 固溶后 可提高钢的再结晶温度 , 有效地提高钢的高温强 度和抗蠕变能力 。钼可以减少钢材的热脆性 , 还 可以提高钢材的抗腐蚀能力 。 112 焊接性 :
温度不够应重新加热 。 218 焊接接头及焊缝排列简图 :
219 焊接工艺参数 :
焊缝 层次
1 2 ～4 5 ～8
焊 材
牌号
规格
H13C rMoA
Φ2
R307
Φ312
R307
Φ4
电源 极性
直 、正 直 、反 直 、反
电流 (A)
90 115 130
电压 (V )
15 22 25
焊速 cm /m in
参考文献 〔1〕HC20225—95化工金属管道工程施工及验收规范 〔2〕GB50236—98现场设备 、工业管道焊接施工及验收规范 〔3〕曾乐 , 现代焊接技术手册 , (上海科学技术出版社 , 1993) 唐振云 tangzhenyun@1631net
2 焊接工艺
211 坡口选择及清理 : 21111 坡口选择 U 形坡口 , 见下图 :
21112 坡口内外两侧各 20mm 处的锈 、油 、污应 清除干净 。 212 焊 接 方 法 采 用 氩 弧 焊 打 底 , 焊 条 电 弧 焊 盖面 。 213 焊材选择 : 氩弧焊打底焊采用 H13C rMoA 焊 丝 , 焊条电弧焊填充 、盖面采用 R307焊条 。 214 焊条应进行烘干 , 烘干温度为 350℃, 恒温 1 小时 。 215 预热及焊口组对 : 21511 预热可以采用电加热也可以采用氧 、乙炔 加热采用红外线测温仪进行测温 。
作者简介 : 杨元玉 (1954—) , 男 , 福建仙游人 , 大专 , 工程师 。
第 1期 15CrMo耐热钢焊接性能与焊接工艺
21512 焊口组对时应垫置牢固 , 焊口错边量不应 大于 2mm。当达到预热温度时就可以定位焊缝焊 接 (采 用 氩 弧 焊 ) , 定 位 焊 缝 长 度 20 ～ 30mm 为宜 。 216 定位焊缝焊完后 , 各焊点用角向磨光机将各 接头磨成一个坡度 , 以便接头焊透 。同时认真检 查各定位焊是否有夹渣 、气孔 、裂纹等缺陷 , 如 有应将缺陷磨掉重新定位焊 。 217 进行打底焊时应重新测量预热温度 , 如预热
4 检验结果 :
(1) 按 JB4730—94标准 , 经 X射线检验 , 评
定等级全部 I级 。
(2)
按
GB228—2002 标准 ,
抗拉强
度
σ b
485、
475 (MRa) 。
(3) 按 GB229—94 标准 , 冲击 功 ( J ) 焊 缝
153、154、162, 热影响区 132、147、138。
7 10 12
预热温度 ( ℃)
230
37
层间温度 ( ℃) ≥230 ≥230 ≥230
2110 焊接第一层时采用氩弧焊 , 管子两端用石棉 塞住以防穿堂风 , 钨极采用直径 2mm 的铈钨极 , 喷嘴直径 12mm , 气体采用纯度为 99199%的工业 氩气 , 气体流量 10～12L /m in。2～8层采用焊条电 弧焊 , 要求每一层焊完把焊渣清理干净后再焊第 二层 , 层间温度不低于 230℃。 2111 每条焊缝应尽可能一次焊完 。当中断焊接 时 , 要将焊口加热到 250℃然后保温缓冷 。重新施 焊时 , 仍需按规定进行预热 。
3 热处理 :
311 热处理的加热速率 、热处理温度下的恒温时 间及冷却速度应符合下图要求 : (厚度 28mm )
313 焊件焊后应及时进行热处理 , 否则应在焊后 立即加热至 300 ～350℃, 加热范围与热处理要求 相同 , 然后保温缓冷 。 314 热处理过程应注意观察记录仪曲线图走势要 均匀 , 保温棉长度要超过加热片 , 管子两端要用 保温棉塞住 , 以防穿堂风 , 保证内外壁温度均匀 。
15CrMo耐热钢的焊接性与低合金结构钢相近 。 因为在钢中加入铬 、钼合金元素 , 使碳当量增加 , 钢的淬硬 倾向 增大 , 提高 焊接 热影 响区的 硬度 , 容易产生焊接冷裂纹 。由于母材与焊缝金属中碳 和合金元素含量的差异 , 当滞后相变的母材热影
响区发生奥氏体向马氏体转变时 , 氢以过饱和状 态残存于马氏体中 , 产生氢致裂纹 。当焊缝金属 的含碳量和合金元素较高时 , 有可能使母材热影 响区先于焊缝发生相变 , 氢就会从热影响区向焊 缝扩散 , 使焊缝中氢处于过饱和 。当焊缝冷却后 转变为马氏体组织时 , 会产生焊缝冷裂纹 。因此 在焊接时应进行焊前预热 , 焊后热处理 。