铬钼合金钢管道焊接工艺研究

表 3 A335 - P11、A335 - P22和 A335 - P91钢力学性能
牌号 A335 - P11 A335 - P22 A335 - P91
R t 0. 5 /M Pa ≥205 ≥205 ≥415
Rm /M Pa ≥415 ≥415 ≥585
焊接性 好 较好 差
铬钼合金钢管道焊接施工需要有焊接工艺评 定 ( PQR ) 和焊接工艺规程 (W PS) 等技术文件 。 PQR 可 以 按 照 JB4708—2000、GB50236—1998、 ASME IX等进行评定 , W PS依据有效的 PQR ,根 据焊接生产条件的实际编写 [ 5 ] 。焊工应按照《锅 炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则 》国质 检锅 [ 2002 ]109 号的规定进行考试 ,取得相应的 资格 才 能 进 行 焊 接 操 作 。焊 接 A335 - P11 和 A335 - P22 钢管道需要取 得 Ⅱ类钢焊 接资 格 , A335 - P91钢需要取得 Ⅲ类钢焊接资格 。 1. 1 焊接工艺
根据 ASM E B31. 3及现场工作实践 , A335 P11、A335 - P22 和 A335 - P91 钢管道典型的焊 接工艺见表 4。
近年来 , 随着焊接技术的进步和工厂化预制 的推广应用 ,施工现场主要采用自动 、半自动焊接 工艺 , 如 CO2 或 混 合 气 体 熔 化 极 气 体 保 护 焊 ( GMAW ) 、药芯焊丝气体保护焊 ( FCAW ) 、埋弧焊 ( SAW )等 ,这些焊接方法的应用大大提高了生产
对于焊前预热温度的要求 , A335 - P11 钢不 小于 150℃, A335 - P22 钢不小于 180℃, A335 P91钢不小于 200 ℃。层间温度要求不低于预热 温度 ,一般不超过 350 ℃, A335 - P91钢的要求更 严格一些 ,不超过 300 ℃。达到预热或层间温度 的最低要求即可 ,过高的预热或层间温度会使焊 缝区和热影响区的晶粒粗大 ,反而降低焊接接头 的力学性能 。
焊接材料 ER80S - B2 + E8016 - B2 ER80S - B2 + E8016 - B2 ER90S - B3 + E9016 - B3 ER80S - B3 + E9016 - B3 ER90S - B9 + E9015 - B9
预热温度 / ℃ 热处理温度 / ℃ 备注
≥150
≥150
550
570
620
530
560
650
520
560
650
340
400
表 2 A335 - P11、A335 - P22和 A335 - P91钢化学成分
牌号 A335 - P11 A335 - P22 A335 - P91
牌号 A335 - P11 A335 - P22 A335 - P91
w (C) /% 0. 05～0. 15 0. 05～0. 15 0. 08～0. 12
如焊缝不能连续焊完 ,需要中断焊接 ,应至少 焊两层且不小于壁厚的 1 /3,并且立即加热到 300 ～350 ℃,保温缓冷 ,重新焊接前 ,应做渗透检测 , 确认无裂纹后 ,再按原来的焊接工艺要求进行预 热焊接 。
对于施工人员应采取以下措施 : ①组织培训 , 对重点要点进行讲解 ,提高施工人员的认知程度 , 使其掌握技术要领 ,这是最有效的 ; ②勤于监督检 查 ,发现问题及时制止 ; ③奖罚制度 ,采取说服教 育 、口头警告 、书面通报 、罚款 ,直至清除现场 ,奖 励优秀 。 1. 3 焊后热处理
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●工艺与设备
焊管 ·第 32卷第 11期 ·2009年 11月
铬钼合金钢管道焊接工艺研究
柴春红 1 , 张巨伟 1 , 冯 伟 2 , 李 勇 2
(1. 辽宁石油化工大学 机械工程学院 , 辽宁 抚顺 113001; 2. 惠生 (上海 )化工工程有限公司 , 上海 201203)
摘 要 : 根据不同材质及壁厚铬钼合金钢管道及管件 ,选择了合适的焊接方法 、焊接材料 、预 热温度及焊后热处理工艺 。在焊接过程中严格控制工作程序 ,按照相关规范进行操作 。通过 在某大型乙烯工程施工中的实际应用 ,验证了此铬钼合金钢焊接工艺是正确合理的 ,能够较大 程度提高管道焊接质量 ,减少焊接时各种缺陷的产生 。 关键词 : 铬钼合金钢 ; 焊接 ; 预热 ; 焊后热处理 中图分类号 : TG44 文献标志码 : B 文章编号 : 1001- 3938 (2009) 11 - 0036- 03
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焊 管 2009年 11月
热面的背面测定 。层间温度应在焊缝金属或相邻 的母材金属处测得 ,并应在电弧经过之前的焊接 区域内瞬时测得 。
在焊前预热中 ,加热用的设备有绳式加热器 、 履带式加热器和磁铁式加热器 ,采用硅酸铝或 陶纤毯等材料进行保温 。预热方法有火焰加热
法和电加热法两种 。对管径较小或壁厚较薄的工 件 ,一般采用火焰加热法 ,要求预热均匀 ,并根据 实际采 取 一 些 保 温 措 施 。加 热 气 体 可 以 采 用 LNG、LPG、煤气 、乙烷等 , 不提倡采用氧 - 乙炔 气 ,因为该气体的热量集中 ,温度高 ,不容易加热 均匀 。加热设备一般采用专用的加热炬 ,不应采 用切割炬 。对于管径或壁厚较大的工件 ,可采用 电加热法以保证预热和层间温度 。对管径较大的 工件 ,除采取火焰加热所述的保温措施外 ,还可以 采用双人对称焊加快焊接速度以保持层间温度 。 测温采用热电偶式或红外式测温仪 ,对壁厚小于 50 mm 的工件 ,测温点在正对着焊工的工件表面 距坡口边缘 4 倍板厚 ,且不大于 50 mm 处测量 。 对于壁厚大于 50 mm 的工件 ,测温点位于至少距 坡口 75mm 的母材处 。条件允许时 ,温度应在加
The Research on P ipeline W eld ing Procedure of Chrom e M olybdenum A lloy Steel CHA I Chun2hong1 , ZHAN G Ju2wei1 , FEN G W ei2 , L I Yong2
( 1. S chool of M echan ica l Eng ineering, L iaon ing S h ihua U n iversity, Fushun 113001, L iaon ing, Ch ina; 2. W ison ( shangha i) Chem ica l Eng ineering Co. L td. S hangha i 201203, Ch ina)
第 32卷第 11期 柴春红等 :铬钼合金钢管道焊接工艺研究
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表 1 A335 - P11、A335 - P22和 A335 - P91钢 在不同工况条件下的最高工作温度
运行条件
高温高压蒸气 常规炼油工艺 合成化工工艺 高压加氢裂化
最高工作温度 / ℃
A335 - P11 A335 - P22 A335 - P91
704～746
≥180
需要充氩
≥180
704～760 需要充氩
≥200
750～770 需要充氩
注 : GTAW - 钨极气体保护焊 , SMAW - 焊条电弧焊
效率和焊接质量 。自动焊设备的投资较大 ,常在 一些大型项目上应用 ,主要应用在预制阶段 ,小型 项目还是以手工焊为主 。 1. 2 焊前预热
源自文库
0 前 言
铬钼合金钢是添加合金元素铬和钼以此来提 高高温蠕变强度的合金钢 。碳素结构钢强度随着 工作温度的提高而急剧下降 ,它的极限使用温度 为 350 ℃。为提高钢的高温强度和持久强度 ,加 入一些合金元素如 Cr、Mo、V 等 ,可以得到石油化 工 、电力等行业常用的铬钼合金钢 。Cr - Mo基低 中合金耐热钢具有良好的抗氧化性和热强性 ,工 作温度可达 600℃,广泛应用于制造蒸气动力发 电设备 。这类钢还具有良好的抗硫和氢腐蚀的能 力 ,其合金系有 C r - Mo、C r - Mo - V、M n - Mo V、Cr - Mo - V - W - Ti - B 等。典型的耐热钢有 : 12C rMo、15CrMo、10Cr2Mo1、12Cr9Mo1、12Cr1MoV、 15Cr1Mo1V、17CrMo1V、20Cr3MoWV、12Cr2MoWVB、
12Cr3MoVSiTiB 等 。 选用上述铬钼合金钢时应注意考虑常温及高
温短时强度 、高温持久强度 、蠕变强度 、抗腐蚀性 、 抗氧 化 性 、抗 氢 能 力 、焊 接 性 等 诸 多 因 素 [ 1 - 3 ] 。 A335 - P11、A335 - P22 和 A335 - P91 为美国材 料牌号 ,属于铬钼合金钢 ,在实际工程中应用较为 广泛 ,下面就 A335 - P11、A335 - P22 和 A335 P91钢的焊接工艺和焊后热处理工艺分别作主要 介绍 。
表 4 典型的焊接工艺
牌号 A335 - P11 A335 - P11 A335 - P22 A335 - P22 A335 - P91
壁厚 /mm ≤13
> 13 ≤13
> 13 任意
焊接方法 GTAW + SMAW GTAW + SMAW GTAW + SMAW GTAW + SMAW GTAW + SMAW
Abstract:According to material and thickness of chrome molybdenum alloy steel p ineline and p ipe fittings, the app li2 cable welding p rocess, welding material, welding p reheating temperature and post welding heat treatment p rocedure were selected. During welding p rocess, the operation p rocedure should be controlled strictly according to correlative welding specification. By app lication in one large ethylene engineering, it was demonstrated that the welding p rocedure of chrome molybdenum alloy steel was right and rational, at a greater degree, it imp roved the welding quality and de2 creased defects in the welding p rocess. Key words: chrome molybdenum alloy steel; welding; p reheat; post welding heat treatment
1 铬钼合金钢焊接施工
A335 - P11、A335 - P22 和 A335 - P91 钢在 不同工况条件下的最高工作温度见表 1,化学成 分见表 2,力学性能见表 3[ 4 ] 。
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w (Mo) / % 0. 44～0. 65 0. 87～1. 13 0. 85～1. 05
w (Mn) / % 0. 30～0. 60 0. 30～0. 60 0. 30～0. 60 w (V) /%
0. 18～0. 25
w ( Cr) / % 1. 00～1. 50 1. 90～2. 60 8. 00～9. 50