高压合金阀门焊接工艺研究

《高压合金阀门焊接工艺研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、高压合金阀门焊接工艺研究摘要：分析了高压合金阀门（ZGlCr5Mo）的焊接性，对焊接过程中可能岀现的问题进行了阐述，并针对这些问题制定了可行的解决方案，在实际的焊接作业中取得了11好效果。关键词：冷裂纹；淬透性；淬硬性0引言为提高主蒸汽管道安全运行可靠性，延长设备检修周期，需将部分上蒸汽管道阀门更换为高压合金阀门，阀门与管道的联接方式采用焊接。阀门材质为ZGlCr5Mo,属珠光体耐热钢，与阀门焊接的管道材质为“20g钢”。阀门工作环境为：工作压力3.82MPa,工作温度450°C；工作介质为蒸汽。lCr5Mo具有良好的抗氧化性和抗高温晞变能力,同时具有良好的抗硫、氢腐蚀能力。但

2、由于介金元素总含量较高，其焊接性能较差。如焊接工艺选择不当会产半以下焊接缺陷：焊接热影响区硕化；冷裂纹，粗晶软化等。另外，焊缝为“lCr5Mo+20g”界种钢接头。两种被焊金属存在熔点、导热性、电磁性能和线膨胀系数的差界，极易导致焊接过程屮出现偏弧现象，使施焊困难，焊缝成形变差。因此针对以上问题，焊前需要制定介理的焊接工艺以确保获得优质的焊接接头。1焊接性分析由表1阀门材质的化学成分，根据冷裂纹敏感指数公式：=c^Si+Mn+Cu+Cr+Ni+Mo+V+5B3020601510町计算出ZGlCr5Mo的冷裂纹敏感指数为0.537%,根据此数据可判断其炸接性能较差。主要是因为钢材

3、中的合金元索加大了其淬硕倾向，尤其是俗、ffl显著提高了钢的淬硬性。同时合金元素增大了过冷奥氏体的稳定性，使奥氏体等温转变曲线（C曲线）在“温度一时间”坐标屮的位置右移,降低了马氏体临界冷却速度，提高了淬透性。在焊接热源的作用下，焊接热影响区经历了冷却速度很快的热循环，因此易形成淬硬组织马氏体，其碾度高于母材。若采取的焊接工艺不当，焊缝氢含量较高时,焊缝対冷裂纹将更为敏感。另外，在焊接热影响区的过热区，山于奥氏体晶粒严重长大，使此处母材的韧性下降而脆化。并且由于碳化物的积聚长人使钢材的强度和硬度明显下降而软化，当温度越接近AdIX.域软化越严重，根据强度理论，软化区是热影响区一

4、个薄弱环节。因此焊接热影响区是整个接头组织性能最差的区域，所以在焊接工艺中盡制定合理措施来改善焊接热影响区的组织性能。表1阀门材质lCr5Mo的化学成分％CSiMnCrMoSPWW0.30—4.00〜0.50〜Ww0」50.500.606.000.600.030.032焊接工艺选择2.1焊接方法根据ZGlCr5Mo淬硬倾向大，对冷裂纹嫩感，宜选用低氢的焊接方法。手工钩极氮弧焊因其保护效果好，可减少焊缝中扩散氢的溶入量，从而有效防止对氢特别敏感的冷裂纹的产牛。同时，手工钩极氮弧焊的热源集屮程度高，可减小焊接热影响区范围及焊接变形。因此，手工钩极氮弧焊为理想的焊接方法。但由于工件的

5、厚度较大，完全采用手工磚极氟弧焊势必降低牛产效率。综合以上因素，采用氟弧焊打底手工电弧焊盖面的焊接方法。焊接过程中采用短弧焊來增加保护效果，为防止焊缝氧化在焊缝的背面（管道内）通氟气进行保护。2.2焊前准备合理的焊缝坡口形式是确保焊接质量的重要因索。在本焊接工艺屮，管道侧采用单边“V”型坡口（如图1）0焊件的位置为垂直固定。为了减少焊缝填充金屈量和焊接热源能量的输入，在不影响焊接作业、保证焊透的情况F,坡口角度应尽量小,采用45°±2°o焊前将坡口两侧20mm范围内的水、锈、油等脏物淸理干净，并将其打磨出金屈光泽。4>219mmX10mm图1焊件坡口型式管短2SS2.3焊接材

6、料为了保证焊缝具有与母材相同的高温抗氧化能力和高温嫦变强度，提高焊接接头的抗裂性能，防止焊缝成分被稀释，填充金属可选用与母材（阀门）成分相同的超低氢型焊材，也可选用高钻银奥氏体钢焊材。后者虽然可以有效防止介金钢焊接接头热影响区的裂纹问题，并且既不用焊前预热也不用进行焊后热处理，还可以大大减化焊接工艺，但是由于珞银钢的热膨胀系数与母材有较大差界，在高温下长期工作时，接头将受到较大的热应力作用，易导致接头提前失效。所以，木焊接工艺选用与母材（阀门）成分相同的超低氢型焊丝HlCr5Mo和R507焊条。2.4焊前预热及焊后热处理焊前预热可减少焊缝淬硬组织的产生及其应力峰值，有效防止冷裂

7、纹的产牛。根据公式：7>144（讥口一392,可粗略估算预热温度为380°C。为了降低焊接劳动强度，预热温度不宜过高，且应低丁"材回火脆性敏感区的温度。故采取的预热温度为200°C,并保持焊道层间温度在200〜250°CZ间。为了消除焊缝中的扩散氢，改善焊缝金属及热影响区组织，提高接头韧性，消除焊缝中的残余应力。焊后进行740°C高温回火处理，冋火保温时问为1h,热处理参数Illi线如图2所示。f/h图2热处理参数曲线图图2热处理参数曲线图3焊接工艺参数的选择手工鸭极氮弧焊（打底炸）选用钟钩