crmo钢厚壁高压管的焊接工艺评定

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1、15CrMo钢厚壁高压管的焊接工艺评定作者：罗茗华      摘要：15CrMo钢是珠光体组织耐热钢。根据现场焊接特别及焊接质量要求，对15CrMo厚壁高压管的焊接工艺进行了研究，通过选用不同的焊接材料和焊接工艺进行焊接工艺评定试验，确定方案Ⅰ为最佳选择焊接工艺。关键词：珠光体耐热钢 厚壁高压管 焊接工艺    我厂氮合成塔技术改造中，105D出口至123C的管道上有多道高压焊口，材质为15CrMo钢，规格为φ14＂×3/4＂，管内介质为氢、氨氮混合气体，其工作压力高达150Kg，工作温度高达500℃。为了保证焊接质量，选用了不同的焊

2、接材料和焊接工艺进行了焊接工艺评定试验，为现场施焊提供了可靠的焊接工艺数据。1 15CrMo钢的焊接性15CrMo钢系珠光体组织耐热钢，在高温下具有较高的热强性（δb≥440MPa）和抗氧化性，并具有一定的抗氢腐蚀能力。由于钢中含有较高含量的Cr、C和其它合金元素，钢材的淬硬倾向较明显，焊接性差。15CrMo钢的化学成分如下：C：0.16%，Si：0.27%，Mn：0.55%，Cr：0.95%，Mo：0.50%，S≤0.40%，P≤0.035%，其碳当量（按国际焊接协会11W）推荐的公式：Ceq＝C＋Mn/6＋（Cr＋Mo＋V）/5＋

3、（Ni＋Cu）/15＝0.545%根据经验：当Ceq＞0.4%时，焊接接头淬硬倾向大，可能出现冷裂纹，而15CrMo钢的Ceq值达0.545%，故15CrMo钢的淬硬倾向大，焊接性差，因此15CrMo钢焊接时，焊接材料的选择和严格的工艺措施，对于防止裂纹，保证使用性能至关重要。2 焊接工艺2.1 焊接材料针对15CrMo钢的焊接性及现场高压管道的工作特点，根据以往的经验，参照国外提供的焊接工艺卡，我们选择了两种方案进行焊接试验。方案Ⅰ：焊接预热，采用ER80S-B2L焊丝，T1G焊打底，E8018-B2焊条，焊条电弧焊盖面，焊后进行局

4、部热处理。方案Ⅱ：采用ER80S-B2L焊丝，T1G焊打底，E309Mo-16焊条，焊条填充电弧焊盖面，焊后不进行热处理。焊丝和焊条的化学成分及力学性能见表1。表1 焊接材料的化学成分和力学性能型号 C Mn Si Cr Ni Mo S P δb/Mpa δ,%ER80S-B2L≤0.05 0.70.41.2 ＜0.20.5 ≤0.025 ≤0.025 ≤500 25E8018-B2 0.070.7 0.3 1.1 0.5 ≤0.04 ≤0.03 550 19E309Mo-16≤0.12 0.5～2.5 0.9 22.0～25.0 1

5、2.0～14.0 2.0～3.0≤0.025≤0.035 550 252.2 焊前准备试件采用15CrMo钢管,规格为φ325×25，坡口型式及尺寸见图1。焊前用角向磨光机将坡口内外及坡口边缘50mm范围内打磨至露出金属光泽，然后用丙酮清洗干净。试件为水平固定位置，对口间隙为4mm，采用手工钨极氩弧焊沿园周均匀点焊六处，每处点固长度应不小于20mm。焊条按表2的规范进行烘烤。表2 焊条烘烤规范焊条型号 烘烤温度 保温时间E8018-B2 300 ℃ 2hE309Mo-16 150 ℃ 1.5h2.3 焊接工艺参数按方案Ⅰ焊前需进行预热

6、，根据Tto-Bessyo等人提出的计算预热温度公式：To=350√[C]-0.25（℃） 式中，To——预热温度，℃。[C]=[C]x+[C]p [C]p=0.005S[C]x[C]x=C+（Mn+Cr）/9+Ni/18+7Mo/90 式中，[C]x——成分碳当量；[C]p——尺寸碳当量； S——试件厚度（本文中S=25mm）;[C]x=C+（Mn+Cr）/9+7/90Mo=0.361 [C]p=0.045 则To=138℃因此预热温度选为150℃。采用氧-乙炔焰对试件进行加温，先用测温笔粗略判断试件表面的的温度（以笔迹颜色变化快慢

7、进行估计），最后用半导体点温计测定，测量点至少应选择三点，以保证试件整体均达到所要求的预热温度。焊接时，第一层采用手工钨极氩弧焊打底，为避免仰焊处焊缝背面产生凹陷，送丝时采用内填丝法，即焊丝通过对口间隙从管内送入。其余各层采用焊条电弧焊，共焊6层，每个焊层一条焊道。方案Ⅰ和方案Ⅱ的焊接工艺参数见表3、4。按方案Ⅰ焊表3 方案Ⅰ的焊接工艺参数焊道名称 焊接方法 焊接材料 焊材规格/mm 焊接电流/A 电弧电压/V 预热及层间温度 热处理规范打底层 钨板氩弧焊 ER80S-B2L φ2.4 110 12填充层 焊条电弧焊 E8018-B2

8、 φ3.2 5 85～90 23～25150℃ 715。×75min盖面层 焊条电弧焊 E8018-B2 φ3.2 5 85～90 23～25表4 方案Ⅱ的焊接工艺参数焊道名称 焊接方法 焊接材料 焊材规格/mm 焊接电