浅议15crmo钢的性能及其焊接方法许开哲

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1、浅议15CrMo管道的焊接方法一一作者：甘肃第一安装工程有限公司许开哲摘要：从理论和实践两个角度，探讨了15CrMo材料有关的性能及其焊接工艺。关键词：15CrMo；焊接；热处理；温度。1、引言15CrMo耐热钢中主要含奋铬、钼等元素，这些都是显著提高钢淬硬性的元素，特别是钼的作用比铬约大50倍，它们延迟了钢在冷却过程中的转变，提高了过冷奥氏体的稳定性，从而在较高的冷却速度下可能形成马氏体组织，如果管材厚度较大且焊接不预热时，就有可能产生100%马氏体，转变出现淬硬组织，冷裂纹倾向较大。铬钼耐热钢还具有再裂纹倾向和回火脆性。，由于15CrM

2、o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、15CrMo耐热钢母材性能2.1、15CrMo的化学成分规定见表2-1表2-115CrMo钢化学成分牌号化学成分（质量分数）（％）CMnSiCrMoNiNb+TaSP0.120.400.170.800.40彡0.03515CrMo〜0.18〜0.70〜0.37〜1.10〜0.55彡0.30—^0.0352.2力学性能见表2-2表2-215CrMo钢力学性能牌号拉力强度MPa屈服点MPa伸长率（％）15CrMo440〜640235213、15CrMo耐热钢

3、管道焊接性分析3.1、15CrMo属低合金珠光体耐热側，具有良好的金属抗氧化性、热强性和抗氢蚀性能。该钢种经正火加回火或高温回火后的显微组织是铁素体加珠光体。但在焊接状态下，焊接头内往往出现W氏体和FeC,这对耐氢蚀性能和耐高温性能是不利的。特别是W氏体，它是合金元素和残余奥氏体的偏转造成的。其有高的含碳量和显微硬度，需要通过回火来消除。因此要求焊接必须预热，焊后进行热处理。预热温度150〜200°C，焊后热处理温度680〜72（TCO15CrMo有一定过热倾内，焊接过程屮严重过热时，焊接接头内会出现网状铁素体和粗大魏氏组织，使接头脆化。因

4、此焊接过程中应控制焊接热输入（包括预热温度、层间温度、焊接线能量）。15CrMo钢焊后进行高温回火处理可达到降低焊接接头的硬度，促使氢从焊接区逸出，使组织稳定，改善机械和高温性能的目的。男外15CrMo管焊后会产生很大的残余应力。对耐氢蚀很不利。焊后高温回火也可以消除焊接头的残余应力。3.2控制焊接区组织转变的进程是焊接质量控制的要点。在焊接过程中必须严格控制焊件的层间温度，使其保持在预热温度或更高的温度。其次要控制从层间温度冷却至焊接后热处理开始的时间间隔。焊后若不能及时进行焊后热处理，应立即进行后热处理。15CrMo管道的化学万分和机构

5、性能见下表3-115CrMo管道化学成分和机械性能表3-1元素含量（%）CMnSiCrMoSP0.12〜0.1804〜0.70.17〜0.3708〜1.104〜0.55彡0.03彡0.035机械性能ob(Mpa)os(Mpa)8HBAk(J/cm2)彡440彡29422^1871184、15CrMo焊接工艺4.1、焊前应对焊缝坡门及两侧各不小于焊件厚度的3倍范围内预热到70-80°C,丑焊接过程中应保证预热范围内的母材（内外表面）温度不低于预热温度，且层间温度不低于150°C,不高于250°C。4.2焊接使用的焊条一定耍严格按耍求进行烘干使

6、用，在保温桶的存放时间不得超过4d、时，剩余的焊材下班时要及时送回焊材烘干箱，不允许留在保温桶内。4.3每道焊缝必需一次焊接完成。每道焊缝焊接工作结束后，必须立即进行消氢热处理。消氢热处理温度为250-35CTC,保温时间为15分钟。保温工作结束后，用硅酸铝板将焊缝及热影响区包裹采取缓冷措施。4.4焊缝和热影响区的表面不允许存在咬边、裂纹、气孔、弧坑、夹杂等缺陷。焊接接头上的熔渣和两侧的飞溅物必须打磨并消除干净。4.5禁止在焊缝的非焊接部位引弧。因电弧擦伤而产生的弧坑、弧疤，割除临时附件后,遗留的焊疤，均应打磨光滑，并按JB/T4730.4

7、进行100%磁粉检测，I级合格。4.6探伤不合格的返修部位应对其按照要求进行预热后，方可进行清根、补焊。补焊完成后，按照要求进行无损检测。5、焊接及热处理工艺5.1焊接及热处理工艺参数15CrMo管道焊接及热处理工艺参数见下表5-1和表5-2：表5-115CrMo焊接方法TTG+SMAW焊接材料焊条R307焊丝TIG-R30焊条烘干温度X时间(350-400)X2h坡口加工方法机械加工坡口角度60±50坡口钝边1.5±0.5O焊前预热温度°C150-200焊前预热方法电加热法管内保护充Ar规范参数线能量适当增大，一个焊口应连续焊完层间温度（

8、°C）>150-200后热立即300-350°C恒温30min保温缓冷焊后热处理热处理温度°C680-720恒温吋间min4)108X730小219X930小630X1860加热