火管异种钢焊接方法改进

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1、火管异种钢焊接方法改进火管异种钢焊接方法改进邵强赵文广大庆油田庆升实业公司黑龙江大庆163000摘要:本文从加热炉烟火管制造过程中遇到的15CrMoR~20R异种钢焊接问题入手,结合两种钢材的焊接特性和结构特点,对两种钢材相焊的工艺方法进行了分析探讨,制定了切合宴际的工艺方案,解决施工难题.关键词:异{中{冈;焊接;分析探讨;堆埤前言在为大庆油田有限责任公司制造的加热炉设备中,大部分的火管中间都含有1800mm长15CrMOR一节板材.火管是加热炉主要部件之一,主体材料为20R,中间段含有15CrMoR短节.此部件在制造过程中,对施焊条件的要求较为

2、苛刻,所有零部件的焊接均需在预热150℃一2OO℃的条件下进行,施工难度很大.然而,考虑到此部件要长期在高温状态下运行,从15CrMOR与20R焊接性能不同入手,采用堆焊方法进行焊接,再与主体20R材料的整体焊接的结构型式,从而解决了焊性差的问题.为设备投产后的安全运行奠定了基础.1难点分析15CrMOR与20R两种材质焊接性能截然不同.15CrMoR是以C卜MO为基的低合金珠光体耐热钢.焊接时产生冷裂纹的倾向较大(包括热影响区和焊缝金属),而且裂纹往往带有延迟性.预防冷裂纹产生的主要措施除严格选择低氢型焊接材料,并严格执行烘干制度外,还必须在施焊

3、前对母材进行预热,施焊过程中保待较高的层问温度,以及焊后立即进行消氢处理.两种钢材化学成分及机械性能如下表所表1:15CrMoR与20R化学成分分析表f-<0zo『40-J0..15-一一I一一一一s.030j如035,5CrM.1,2.-40.-j015-.一{0.45-l—f—j一一}s0030l-<0030表2:15CrMoR与20R机械性能分析表拉伸试验冲击试验箍牌号交货厚度状态mm抗拉强日温度℃V型b=2a变MPa芦a;中击功热轧控400—s245-<2518031D=2a2OR轧式正6—16520火15CrMoR正火加

4、6-60450—回火590S295E192031D=3a此外,两种材料在线胀系数等物理性能方面也相差甚远,使得在两种材料组焊后,造成较大的拘束应力,从而增加了焊接过程中热裂纹产生的倾向.如何将这样两种焊接特性截然相反的材料组焊在一起,并使焊后焊缝检测达到标准要求,是我们要探讨解决的问题.2,组焊工艺的探讨首先,针对两种材料的焊接特性及设计技术条件的要求,作了焊接工艺评定,且对产品进行了组对焊接.焊接工艺参数如表3与表4所不表3:焊接工艺参数表焊焊接焊接填充金属焊接电焊接电压焊接速度接层次方法牌号直径流(A)fV1fm/h)规外1焊条电J427巾32

5、1002027程弧焊及2焊条电J427中321302454参弧焊焊条电数3J427巾321102248弧焊表4:焊接工艺参数表焊焊接焊接填充金属焊接电焊接电焊接速度接层次方法牌号直径流(A)压(V)(m/h)规埋弧自H08MnA中407103824程外动焊及参内埋弧自H08MnA中406203520数动焊根据以上工艺参数实施焊接,发现焊接工艺评定所选用数据参数不能完全满足焊接检测要求,其原因是,在焊接工艺评定过程中,分别按照两种材料的焊接特点,采用不同的工艺方法,组对时先将15CrMoR的板材预热到150℃一20O℃,然后用选择好的焊材将两块不同材

6、质的板料点焊在一起,如图1所示:己0图1:试板焊接示意图由于两块试板处于自由状态,组对时没有拘束,施焊时也是自由的,并且在工艺参数上基本可以满足各自的焊接特性,评定后焊缝的化学成份,机械性能等项要求,均满足了施工技术条件的规定.而在产品实际的施工过程中,两种材料工件的状况与工艺评定试板不同,15CrMoR工件的几何尺寸~800×14mm,长度为1800mrn,最大最小直径差为8mm;2OR工件的几何尺寸为~800×12mm,长度为2650mm,最大最小直径差为8mm,如图2所不图2:堆焊焊接示意图两种材料工件的刚性极强.按照焊接工艺评定提供的方法,

7、组对时,先将15CrMoR~,U端184scIENcE&TEcHNOL0GYFORDEVELOPMENT口部分进行预热,达到要求的温度后与20R组对点焊.点焊后不久,当15CrMoR侧冷下来,焊点出现了裂纹,反复几次,结果依然相同.这使得后面的焊接无法进行.针对这种情况,结合两种材料的焊接特点和工艺评定中有益的内容,同时参照有关材料,制定出了相应的施焊方案.经过实际产品的试验,较好地解决了上述存在的问题,成功地实现了这两种材料的焊接.组焊工艺的主要内容介绍.组焊的主要程序是:先在15CrM0R材料的工件上,用选定的过渡焊材和20R的同种焊材

8、J427堆焊出～个过渡段,然后再将20R材料用H08MnAR动焊与过渡段组焊.合理应用堆焊技术以实现15CrMoR和20R