10crmo910 厚 壁 管 焊 接 技 术

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1、10CrMo910厚壁管焊接技术李　俊　　摘　要　10CrMo910厚壁管广泛用于输送540℃的高温蒸汽，本文结合某石化工厂超高压蒸汽管道的施工，分析了10CrMo910钢的可焊性，从焊接工艺评定、现场焊接与检验、焊后热处理等方面总结了壁厚28mm的该材质厚壁管的焊接技术经验。1　10CrMo910钢的特性       某石化企业技术改造中新增加一条超高压蒸汽管，材质为德国DIN17175-79耐热钢10CrMo910。该管道设计温度为535℃，设计压力为13.2MPa，管材直径213mm、壁厚28mm

2、，需在现场进行组对焊接。10CrMo910钢的机械性能和化学成分分别见表1、表2。　　　　　　　　　　　　　　　　表1　10CrMo910钢机械性能屈服(MPa)抗张(MPa)延伸(%)冲击(J/cm2)38051028.0224表2　10CrMo910钢化学成分元素CSiMnSPNiCrMoCuVTiAlW含量(%)0.110.330.520.0210.0120.042.311.000.0500.010.010.0200.010　　10CrMo910钢为珠光体的耐热钢，在英、美、德、日等国得到广泛应用

3、，我国主要用于制造壁温在590℃以下的过热器及壁温为540℃左右的集箱和蒸汽管道。从大量积累的火电厂运行和高温性能试验数据可知，该钢具有良好的焊接性，对热处理不太敏感，能在大截面上得到均匀组织，持久塑性好，当延伸率达3%～5%时，蠕变速率才开始增加，进入蠕变的第三阶段。因此，该钢在运行中具有可靠的安全性。2　10CrMo910钢焊接中的问题2.1　具有较大淬硬倾向　　根据国际焊接学会推荐的公式算得该钢的碳当量：　　　　　　这表明，该钢具有较大淬硬倾向。　　按照“等成分”原则，10CrMo910管采用手工

4、电弧焊，选用R407焊条(HD≤5mL/100g)，依据伊藤和别索提出的焊缝冷裂敏感指数Pc计算式可知：　　　　式中　HD—扩散氢含量值，取5mL/100g　　　h—焊缝高度值，取28mm　　　Pcm—裂纹敏感性系数　　　相应的预热温度Ty为：　　　　Ty=1440Pc-392=1440×0.462-392=273(℃)　　由上述分析可知，由于10CrMo910钢有较大淬硬倾向，且管壁厚有较大拘束度，焊接时容易产生冷裂纹。为此采取的措施是：焊前必须进行预热，采用低氢型焊条焊接，焊后进行去氢热处理。2.2

5、　易产生再热裂纹　　由于10CrMo910钢内S、P杂质含量很低，只要严格控制焊材的S、P杂质含量，一般不易产生热裂纹。试验证实，焊缝成型系数(即焊缝的宽高之比)越小，越容易产生纵向热裂纹；当焊接线能量超过50kJ/cm时，也易产生热裂纹。　　10CrMo910钢含有较多的合金元素，焊后热处理工艺不当时，容易产生再热裂纹。因此，严格控制焊缝中S、P、Pb等杂质，减少应力集中，严格控制焊接线能量。3　焊接工艺评定　　采用手工钨极氩弧焊打底、手工电弧焊填充盖面的焊接方法，选用冶金部钢铁研究总院研制的H08C

6、r2.25Mo1A焊丝和E6015-B3(R407)焊条。按照JB4780-92标准进行水平固定和垂直固定两组焊接工艺评定。焊材化学成分见表3，焊接工艺参数见表4，焊接接头力学性能见表5。表3　焊材化学成分焊　　材　　牌　　号直　　径(mm)元素含量(%)CSiMnPSCrMoTi焊丝H08Cr2.25Mo1A3.00.0820.040.590.0100.00352.630.990.03焊条E6015-B3(R407)3.20.0660.270.830.0200.0092.421.13/4.00.067

7、0.400.820.0180.0062.501.19/表4　焊接工艺参数焊接位置焊接方法焊材焊缝焊接电源焊接电压(V)焊接速度(cm/min)线能量(kJ/cm)牌号直径(mm)层次焊道极性电流(A)水平固定试件(图1)TIGH08Cr2.25Mo1A31正接100～12013～143.5～5.518～27SMAWE6015-B3(R407)3.22反接75～8522～235～716～20385～10023～245～720～2644反接120～14024～256～826～315140～15024～254

8、～639～5066～7135～15024～254～637～4878～9140～15024～254～637～48810～11140～15024～255～732～39垂直固定试件(图2)TIGH08Cr2.25Mo1A 31正接110～12014～154～718～24SMAWE6015-B3（R407）3.22反接100～11023～2414～169～1233～4100～11023～2412～179～1345～7100～11023～2413～1