15CRMOA20CRMOA合金圆钢钢板
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概述20钢与15CrMo的异种钢焊接工艺60万吨/年产甲醇装置R-52001合成塔15条升气管(规格:Φ273×16mm;材质:合成塔塔体管口:15CrMo,升汽管:20钢;工作压力:2.3MPa;工作温度:320℃;工作介质:蒸汽)经过多年的运行,靠近塔体第一道焊口出现不同程度的裂纹缺陷,在2014年大检修中对合成塔升气管焊口进行了返修,由于塔体管口与升汽管材质不同,对焊接材料选用到焊接过程工艺参数的控制都提出了更高、更严的要求,我们经过对两种材质化学成分金相组织分析、比对,查阅相关资料,结合以往积累的经验,选用了合适的焊接材料及合理的工艺参数,成功地完成了升气管缺陷焊口的返修任务。
1 20钢和15CrMo的焊接性分析20钢属于低碳钢,由于其含碳量低,锰、硅含量也少,所以,通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织。
20钢焊后的接头塑性和冲击韧度良好,焊接时,一般不需预热、控制层间温度和后热,焊后也不必采用热处理改善组织,整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施,焊接性优良。
15CrMo属于低合金珠光体耐热钢其以Cr-Mo以及Cr-Mo基多元合金钢为主,具有很好的抗氧化性和热强性,同时还具有良好的抗硫和氢腐蚀的能力。
珠光体耐热钢的焊接性与低碳调质钢相近,焊接中存在的主要问题是冷裂纹、热影响区的硬化、软化以及焊后热处理或高温长期使用中的消除应力裂纹。
如果焊接材料选择不当,焊缝中还有可能产生热裂纹。
2 异种钢焊接工艺分析2.1 焊接的工艺原则异种钢焊缝与母材的化学成分、金相组织、物理性能及力学性能都有较大的差别,因此异种钢焊接要比同种钢复杂得多,焊接时必须采取一定的特殊工艺措施才能获得满意的焊接接头。
考虑异种钢焊接工艺时必须根据这些特定的条件来确定焊接方法、焊接材料、工艺参数以及其他措施。
2.2 焊接方法的选择由于升气管工作温度为320℃,工作压力高,工作介质是蒸汽,结合化工生产要求,采用钨极氩弧焊打底,焊条电弧焊盖面(GTAW/SMAW)。
15crmo 使用温度范围15CrMo是一种低合金高强度结构钢,被广泛用于制造高温、高压设备的重要材料。
其使用温度范围主要受到以下几个因素的影响:1. 15CrMo的化学成分和硬度:15CrMo主要含有碳、铬、钼等元素,并通过淬火和回火处理获得一定的硬度。
这种钢材在高温环境中的应变和变形能力较低,一般适用温度范围为-20℃至400℃,最大使用温度可达550℃。
在高于这个温度范围时,15CrMo的强度和韧性将明显下降。
2. 15CrMo的工作压力和应力状态:15CrMo主要应用于高温、高压的设备,如石化、电力、航空、石油和化工等行业。
在这些领域中,15CrMo通常承受较高的压力和应力,因此在选择使用温度范围时需要综合考虑钢材的强度、韧性和耐热性。
3. 15CrMo的耐热性和热膨胀系数:15CrMo的耐热性取决于其化学成分和相变温度。
高温下,15CrMo在热膨胀方面的性能也需要考虑。
若15CrMo长时间在高温、高压环境下工作,需要避免其因热膨胀而导致的变形和失效。
4. 15CrMo的氧化和腐蚀性:15CrMo在高温下容易发生氧化反应并产生腐蚀,因此需要选择适合的使用温度范围,同时考虑相应的防腐措施,如表面涂层、保护层或合金添加等。
总之,15CrMo的使用温度范围应综合考虑其化学成分、硬度、强度、韧性、热膨胀性、耐热性和腐蚀性等因素。
在实际应用中,需要进行系统的温度和压力试验,确保材料的性能和可靠性。
评估15CrMo的适用温度范围是关键,以确保其在高温和高压环境下的安全使用。
同时,还需要根据具体的应用场景和设备要求,选择合适的材料和工艺,以提高15CrMo在高温、高压工况下的可靠性和使用寿命。
15CrMo与12Cr1MoV两种材质的区别中一、15CrMo与12Cr1MoV化学成分含量不同(1)、15CrMo是一种主要需要以Cr、Mo为主的可合金结构钢,15表示加V含碳量在1750.15%、03Cr表示加入71的化学元素“络”、07Mo表示加入的70化学元素“钼”(2)、12Cr1MoV是舞钢一种主要以Cr、1Mo现货为主的合金结构钢,12表示含碳量在0.12%、Cr表示加入的化学元素“络”、1Mo表示加入的化学元素“钼”,V表示加入的化学元素“钒”二、15CrMo与12Cr1MoV的力学性能(1)、15CrMo与12Cr1MoV的力学性能,抗拉强度,这些东西几乎差别不大三、15CrMo与12Cr1MoV的交货状态、生产工艺、表面质量、计算方式(1)、15CrMo与12Cr1MoV的交货状态一般都为、热轧、控扎、正火扎制、回火、正火、调质,一般都会在合同中标明。
(2)、15CrMo与12Cr1MoV的生产工艺都为:电炉炼钢-LF炉精炼-VD炉真空脱气-轧板-探伤-正火-回火-钢板精整-性能检验。
(3)、15CrMo与12Cr1MoV的表面质量都为:钢板和钢带的表面质量进行直接目视检测、钢板表面不允许存在裂纹、气泡、结疤、折叠和夹杂等对使用有害的缺陷。
四、15CrMo与12Cr1MoV的应用范围(1)、12Cr1MoV钢板多用于制作机械产品中较重要和尺寸较大的零、部件以及高压管道、容器,用于高压锅炉(工作压力一般在9.8Mpa以上,工作温度在450°C∼650°C之间)的过热器、再热器、受热面管子、省煤器、石化工业用管、管壁温度≤580℃高压锅炉以上的过热器管、集箱和蒸汽管道的主要钢种、12Cr1MoV优质合金结构钢更具优良的综合力学性能。
(2)、15CrMo在全世界上广泛使用,在低碳当中加入了Cr、Mo核心化学元素,大大提高了15CrMo的综合性能,具有良好的高温性能,抗高温氧化性能,抗腐蚀性能,良好的韧性。
15crmo 使用温度范围15CrMo是一种低合金钢,常用于高压锅炉和压力容器的制造。
它在高温和高压环境下具有良好的耐热性能,因此广泛应用于石化、石油、化工、电力等领域。
根据相关规范和标准,15CrMo的使用温度范围可以参考以下几个方面:1. 15CrMo的耐热性能:15CrMo在高温环境下具有良好的稳定性和耐热性能。
根据国际标准,15CrMo的热稳定性可达到550~580℃,并且可以长期使用在温度范围为450~540℃。
2. 化学成分对使用温度的影响:15CrMo的化学成分中含有适量的铬、钼等元素,这些元素可以提高钢材的高温强度和耐热性能。
根据实验数据分析,15CrMo钢材在700~750℃下的持久强度达到强度极限的50%左右,显示出较好的高温强度。
3. 压力容器的使用温度限制:根据国家标准和相关规范,15CrMo钢材常用于制造高压锅炉和压力容器。
一般情况下,15CrMo钢材在温度范围为450~540℃内可安全使用于高压容器中。
4. 焊接性能和焊接后的使用温度:15CrMo具有良好的焊接性能,在热处理状态下可进行焊接,并保持良好的焊接接头强度。
焊接后的15CrMo钢材可以在450~540℃的温度范围内使用。
需要注意的是,15CrMo钢材的使用温度范围并非完全固定,具体的使用温度要根据具体的工程要求、设计条件和材料性能来确定。
为了保证使用安全和性能稳定,建议在使用过程中严格按照相关标准和规范进行选择和使用。
此外,还需要根据具体的使用环境进行适当的热处理,以进一步提高15CrMo钢材的耐热性能和高温强度。
在高温使用时,还要考虑到15CrMo钢材的冷却方式、应力和热膨胀等因素,以确保使用安全和材料的长期可靠性。
以上为15CrMo钢材的使用温度范围的一些参考内容,希望对您有所帮助。
如需了解更多详细信息,请参考相关标准和规范,或咨询专业工程师。
15crmo圆钢的成分15CrMo圆钢是一种强度高、韧性好的钢材,具有优异的机械性能,因此被广泛应用于高温高压设备、船舶、海洋工程、化工设备等领域中。
下面将从成分的角度来解析15CrMo圆钢的特性。
首先,15CrMo圆钢的化学成分主要为碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)。
其中,碳的含量为0.12-0.18%,硅含量不超过0.50%,锰含量为0.40-0.70%,磷和硫含量都不超过0.035%,铬含量为0.80-1.10%,钼含量为0.15-0.25%,铁则是剩余部分。
其次,这些元素的含量对15CrMo圆钢的性能有着不可忽视的影响。
首先,碳的含量越高,强度和硬度就会越高,但塑性和韧性则会降低;而硅、锰等元素能够提高钢的延展性、韧性和强度,从而提高钢材的塑性、抗疲劳性和韧性。
其次,铬和钼是15CrMo圆钢中的关键元素,能够提高钢材的高温性能和耐蚀性,在高温高压的工作条件下表现出色。
此外,热处理也是15CrMo圆钢提高性能的重要手段。
通常采用正火或正火+回火的方法进行处理,这样能够提高15CrMo圆钢的强度、硬度、韧性和抗蚀性等综合性能。
在正火时,应该注意加热温度、保温时间和冷却方式等因素,并结合具体要求进行调试。
总之,15CrMo圆钢作为一种优质的合金钢材,在高温高压等复杂工况下具备优异的性能。
从成分的角度来看,其主要含碳、硅、锰、磷、硫、铬、钼和铁等元素,这些元素的含量和配比对钢材的性能有着决定性的影响。
因此,了解15CrMo圆钢的成分和特性,并合理应用和热处理能够更好地利用其优良的物理和化学性质,保障相关工业领域的应用需求。
15crmo材料标准
15CrMo是一种合金结构钢,主要用于制造要求耐高温、耐腐蚀的零件。
其标准包括以下方面:
1. 化学成分:根据不同的标准,15CrMo的化学成分略有差异。
例如,根据国标和欧标,碳含量为%,硅含量为%,锰含量为%,磷含量≤%,硫含量≤%,铬含量为%,钼含量为%。
2. 机械性能:在常温下,15CrMo的抗拉强度σb(MPa)为,屈服强度
σs(MPa)为235,延伸率δ5(%)为21,缩颈率ψ(%)为55,冲击韧性
AKV(J)为78。
3. 焊接性:根据焊接材料的化学成分和力学性能,可以选择合适的焊接材料和工艺参数。
例如,可以使用ER80S-B2L、E8018-B2、E309Mo-16等焊
接材料进行焊接。
在焊前准备方面,需要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。
试件应采用水平固定位置,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。
以上信息仅供参考,建议查阅专业金属书籍获取更全面和准确的信息。
15CrMo钢管的焊后热处理工艺?焊接?!~一rMo管酶盾雅理蓥重庆JJI维建安工程有限公司(401254)李熙莉目前,在石油化工行业低合金耐热钢的应用越来越普遍,特别是Cr—Mo型耐热钢.由于这类钢含有一定量的碳和合金元素.所以焊接时有一定的淬硬倾向,在较大拘束应力作用下,容易产生冷裂纹,焊接性较差.因此,焊前必须进行预热.焊后为了加速扩散氢的逸出,必须进行焊后热处理:由于珠光体和马氏体耐热钢具有形成延迟裂纹的倾向,因此,热处理必须在焊后立即进行,否则必须进行中问热处理或消氢处理.我厂安装的甲醇输送管线,其中蒸汽管线部分材料为15CrMo.由于是现场施工,所以焊接前预热以及焊后热处理只能用火焰加热和用电加热器进行局部热处理.通过这样处理的管线,焊接接头及热影响区没有裂纹及延迟裂纹产生,各个焊口均一次焊接合格.1.15CrMo钢的化学成分厦力学性能15CrMo钢的化学成分见表1.15CrMo钢的力学性能见表2裹1化学成分(质■分数)(%)CSMnSPCrNiMoI其他0.12~0I7~040~080~040~Co≤0040040<0250.180.370701l0055<003裹2力学性能热处理钢号baK/备注状态v【Pa/MPa(96)(%)J?crn930~960℃正火24”Ci15o≥4帅>/225≥20680~730℃回火从上表中可看出这种材质的钢材属空淬钢,钢的力学性能在很大程度上取决于钢的热处理状态对压力容器和管道来说,设计标准规定的许用应力值均以完全热处理状态材料所达到的强度性能为基础;在设备制造及管道安装中,各种加工工艺及焊接等都将改变钢材的原始状态强度和韧性,因此只有通过最终热处理才能达到设计要求的材料性能.我们讨论的主要是管道焊接前后如何进行热处枫~.I-At热抽I)2001年第8鹚理来保证材料的力学性能.为了更准确地分析15CrMo钢的热处理工艺,有必要先讨论这种钢材焊接时的特点.2.15CrMo钢的焊接特点l5CrMo钢在焊接时一般有以下特点:(1)淬硬性钢的淬硬性取决于它的碳含量及合金成分含量.15CrMo钢中的主要合金元素铬和钼都能显着提高钢的淬硬性.特别是钼的作用,比铬约大5O倍.这些合金元素推迟了钢在冷却过程中的转变,提高了过冷奥氏体的稳定性.(2)消除应力处理裂纹倾向15CrMo钢焊接接头消除应力裂纹倾向主要取决于钢中碳化物形成元素的特性及含量,它常产生于焊接热影响区的粗晶段.这种裂纹一般在500~700℃温度范围内形成.采用焊前预热和焊后合理的热处理工艺,避免在敏感温度区停留时间过长就能防止裂纹的产生.(3)回火脆?性回火脆?性指钢材及其焊接接头在350~500℃温度区域长期运行过程中发生剧烈脆变的现象.3.15CrMo钢的热处理为了保证母材及焊缝的性能除了在焊接工艺上控制外,对母材焊前进行预热以及焊后制定合理的热处理方案是十分关键的.焊前预热是防止钢材在焊接时产生冷裂纹和消除应力裂纹的有效措施之一.对于预热的温度选择应依据钢材中的合金含量而定.对15CrMo钢管根据管壁的厚度选择预热温度,一般预热温度在150 ~300℃之间,并控制焊接的层间温度在预热温度以上.预热温度过高,在最终组织中易形成马氏体组织;在焊接时如果氢含量过高,就易形成焊接接头裂纹.为防止接头裂纹的产生一般采取在焊后立即进行低温后热处理,可基本消除焊缝中的扩散氢,保证接头质量,这种处理也称为消氢处理.消氢处理温度一般在300~350℃.焊后热处理不仅能消除焊接过程中产生的焊接残余应力,而且更重要的是能改善母材的组织,提高接头的综合力学性能同时也能提高焊接接头的高温蠕变强度和组织的稳定性,降低焊缝及热影响37?区的硬度.焊后热处理分整体热处理和局部热处理.在管道安装中焊后热处理一般采用局部热处理即用电加热带缠绕焊缝,外缠保温层进行保温的热处理方法.(L)15CrMo管线焊接位置筒图(见图L).注:图上所标数字表示焊缝位置苎:舱监图总长:240m一(2)热处理工艺预热热处理工艺曲绂见图2.消氢热处理工艺曲线见图3.最终焊后消除应力热处理工艺曲线见图4.在生产现场一般采取局部预热的方法就能达到预热的效果预热范围一般为焊缝两侧各不小于焊件厚度的3倍,且不小于lOOrnm.消氢处理在焊后要求立即进行,用火焰加热到300--350℃后立即用保温棉缠绕管线保温, 缓冷至室温.最终热处理在生产现场采取履带式加热器局部热处理的方法.硝臻l.3D0~350I上,下对称安装两只热电偶,热电偶安装在靠近焊缝边缘的30mm以内,加热器缠绕在焊缝上,宽度以焊缝中心为基准每侧不小于焊缝宽度的3倍.加热器外用细铁丝捆扎硅酸铝保温棉进行保温,保温棉宽以焊缝中心为基准每侧不小于焊缝宽度的6 倍,并要求将未密封管口用保温棉包扎密闭,以保证升温和冷却的温度梯度达到工艺的要求.保温时间根据管壁厚度而定,一般每毫米保温L5min,且不小于60rain.并要求严格按工艺控制加热和冷却的速度.图51.钢管2.保温棉3.加热器4.检查结果及结论管道所有焊缝经检验均为一次焊接合格.母材,焊缝及热影响区硬度符合管道安装标准的要求综上分析可知,Cr—Mo钢在用于管道安装时,制定合理的热处理工艺是非常重要的,工艺的合理性是保证钢材在焊接时不产生裂纹及延迟裂纹,安装出优质工程的前提条件.(20010518)时司r/min图2图.日本钢结构新技术报告会在京举行图4(3)热处理方式管道对接焊缝的热处理分焊前预热,消氢热处理及焊后最终热处理三步进行,焊前预热在安装现场只能用火焰局部加热.焊后消氢热处理,在焊接完每个焊V1后立即进行,在生产现场采取火焰加热进行局部热处理.焊后最终热处理采用履带式加热器对已消氢焊缝逐条进行处理的方法.图5为履带式加热器加热示意图,每道焊口在?38?应有关方面邀请,日本池边卓先生于7居中旬对我国进行工咋访问.中国钢结构协会钢结构焊接协会和北京市机械工程学会焊接学会,于7月】8巳在北京冶金部建筑研究总院联合举办日本钢结构新技术报告会.会上由日本新日铁株式会社东京总部池边卓先生作题为建筑结构用钢材的特性及加工技术专题报告.报告的主要内容有:(1)日本建筑钢结构的发展现状.(2)日本建筑钢结构用厚钢板的技术发展及应用,包括防火,i『09候钢及无预热焊接钢的发展及应用情况o (3)建筑钢结构的最新加工工艺,重点介绍厚板焊接技术.(4)相关标准,规程规范等.来自北京各企,事业单位的参舍代表100余人,会议取得圆满成功.税辘I九(热加I2001年第8期耋丝。
15crmo耐热温度15CrMo是一种耐热合金钢,具有较高的耐热温度和抗氧化性能。
本文将从15CrMo的组成成分、耐热温度、应用领域等方面介绍这种特殊钢材。
15CrMo的主要成分包括铬、钼、锰、硅和碳等元素。
其中,铬和钼的含量较高,可以显著提高15CrMo的耐热性能。
此外,锰和硅可以提高钢材的强度和韧性,碳的添加可以增加钢材的硬度和耐磨性。
15CrMo的耐热温度主要取决于其铬和钼的含量。
一般情况下,15CrMo的耐热温度可以达到600℃以上。
在高温环境下,15CrMo钢材仍然保持较高的强度和硬度,不易软化和变形,因此被广泛应用于耐热设备和高温工艺中。
15CrMo钢材具有良好的耐氧化性能,能够在高温下形成一层致密的氧化膜,有效防止氧气进一步腐蚀钢材。
这种氧化膜具有良好的附着力和稳定性,能够长时间保护钢材不受氧化破坏。
由于15CrMo具有优异的耐热性能,广泛应用于石油、化工、电力、航空航天等领域。
在石油化工行业,15CrMo常用于制造高温高压容器、管道和反应器等设备。
在电力行业,15CrMo常用于制造耐热锅炉管、超临界锅炉管和高温蒸汽管道等。
在航空航天领域,15CrMo常用于制造耐高温发动机部件和喷气推进系统。
除了耐热性能,15CrMo还具有较好的焊接性能和机械性能。
它可以通过热处理进一步提高强度和韧性,满足不同工程应用的需求。
15CrMo作为一种耐热合金钢,具有较高的耐热温度和抗氧化性能,被广泛应用于石油、化工、电力、航空航天等领域。
它的优异性能使得15CrMo在高温环境下能够保持较高的强度和硬度,不易软化和变形,为工程项目提供了可靠的材料选择。
15CrMoR的焊接工艺评定0、前言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+(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 H05SiCrMoA焊丝,T1G焊打底,E8018-B2焊条,焊条电弧焊盖面,焊后进行局部热处理。
方案Ⅱ:采用ER80S-B2L焊丝,T1G焊打底,E309Mo-16焊条A312E309Mo-16E309Mo-16用于0Cr24Ni13Mo2类型不锈钢、异种钢、复合钢的焊接,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。
15crmo是什么材料
15CrMo是一种常用的合金结构钢,其主要成分为碳、硅、锰、磷、硫、铬和
钼等元素。
它具有优良的高温强度和抗氧化性能,因此被广泛应用于石油、化工、核工业等领域。
下面将对15CrMo的材料特性、用途和加工工艺进行介绍。
15CrMo的主要特性包括高强度、硬度和耐磨性,同时具有一定的塑性和韧性。
其抗拉强度、屈服强度和抗冲击韧性均较高,因此适用于制造高强度零部件和耐磨零件。
另外,15CrMo还具有良好的耐热性能,可以在高温下长期工作而不发生变
形和热膨胀,因此在高温高压环境下有广泛的应用。
在实际应用中,15CrMo主要用于制造锅炉、压力容器、化工设备、核反应堆
壳体、石油钻采设备等需要耐高温、高压和耐磨的零部件。
由于其优良的性能,
15CrMo在石油化工、船舶制造、核电站等行业得到了广泛的应用。
在加工工艺方面,15CrMo的焊接性能较好,可以采用常规的焊接方法进行连接。
但需要注意的是,在焊接过程中要控制好焊接温度和速度,避免产生焊接缺陷。
另外,15CrMo的切削加工性能也较好,可以采用常规的切削工艺进行加工。
在热
处理方面,15CrMo可以通过正火、回火等热处理工艺进行调质处理,以达到提高
其强度和硬度的目的。
总的来说,15CrMo是一种优良的合金结构钢材料,具有高强度、耐磨、耐热
等优良的性能,广泛应用于石油、化工、核工业等领域。
在实际应用中,需要根据具体的工程要求和工艺条件选择合适的加工工艺,以确保15CrMo零部件的质量和
性能。
希望本文对15CrMo材料的了解有所帮助。
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焊接性
焊接材料
针对15CrMo钢的焊接性的工作特点,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。
焊后热处理
采用方案Ⅰ焊接的试件,焊后应进行局部高温回火处理。
热处理的工艺为:升温速度为200℃/h,升到715℃保温1小时15分钟,降温速度100℃/h,降到300℃后空冷。
具体采用JL-4型履带式电加热器(1146×310)包绕焊缝,用硅酸铝棉层保温,保温层厚度50mm,温度控制采用DJK-A型电加热器自动控温仪。
焊接工艺评定试验结果
试验方案拉伸试验弯曲试验冲击韧性试验aky(J/cm2)
抗拉强度δb/Mpa 断裂部位弯曲角度面弯背弯焊缝熔合线热影响区(HAZ)
方案Ⅰ 550/530 母材50。
合格合格84.8 162 135.6
方案Ⅱ 525/520 母材50。
合格合格79.4 109.2 96.7
15CrMo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 25
E8018-B2 0.070.7 0.3 1.1 0.5 ≤0.04 ≤0.03 550 19
E309Mo-16≤0.12 0.5~2.5 0.9 22.0~25.0 12.0~14.0 2.0~3.0≤0.025≤0.035 550 25
2.2 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 ℃ 2h
E309Mo-16 150 ℃ 1.5h
2.3 焊接工艺参数
按方案Ⅰ焊前需进行预热,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 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E309Mo-16 φ3.2 90~95 22~24 / /
盖面层焊条电弧焊E309Mo-16 φ3.2 90~95 22~24
接时,层间温度应不低于150℃,为防止中断焊接而引起试件的降温,施焊时应由二名焊工交替操作,焊后应立即采取保温缓冷措施。
2.4 焊后热处理
采用方案Ⅰ焊接的试件,焊后应进行局部高温回火处理。
热处理的工艺为:升温速度为200℃/h,升到715℃保温1小时15分钟,降温速度100℃/h,降到300℃后空冷。
具体采用JL-4型履带式电加热器(1146×310)包绕焊缝,用硅酸铝棉层保温,保温层厚度50mm,温度控制采用DJK-A型电加热器自动控温仪。
3 焊接工艺评定试验
试件焊后按JB4730-94《压力容器无损检测》标准进行100%的超声波探伤检验,焊缝Ⅰ级合格。
按JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》标准进行焊接工艺评定试验。
评定结果见表5。
表5 焊接工艺评定试验结果
试验方案拉伸试验弯曲试验冲击韧性试验aky(J/cm2)
抗拉强度δb/Mpa 断裂部位弯曲角度面弯背弯焊缝熔合线热影响区(HAZ)
方案Ⅰ 550/530 母材50。
合格合格84.8 162 135.6
方案Ⅱ 525/520 母材50。
合格合格79.4 109.2 96.7
从拉伸试验结果可知,两种方案的拉伸试样全部断在母材,说明焊缝的抗拉强度高于母
材;弯曲试验全部合格,说明焊缝的塑性较好。
根据表5中的冲击韧性试验结果可知,方案Ⅰ的冲击韧性明显高于方案Ⅱ,证明方案Ⅰ的焊后热处理规范比较理想,高温回火不仅达到了改善接头组织和性能目的,而且使韧性与强度配合适当。
从室温机械性能结果可知,所推荐的两种焊接工艺方案均可用于现场施工。
方案Ⅰ采用了与母材成分接近的焊条,焊缝性能同母材匹配,焊缝应具有较高的热强性,焊缝在高温下长期使用不易破坏。
难点是焊后热处理规范较为严格,回火温度和保温时间及加热和冷却速度控制不当反而会引起焊缝性能下降。
方案Ⅱ采用了奥氏体不锈钢焊条施焊,虽然可以省去焊后热处理,但由于焊缝与母材膨胀系数不同,长期高温工作时可发生碳的扩散迁移现象,容易导致焊缝在熔合区发生破坏。
因此,从使用可靠性考虑,现场采用方案Ⅰ施焊更为稳妥。
4 结论
15CrMo钢厚壁高压管的焊接采用两种焊接方案均为可行。
为了保证焊缝性能同母材匹配且具有较高的热强性,采用方案Ⅰ效果更佳,关键是要严格控制焊后热处理工艺。
方案Ⅱ虽可省去焊后热处理,但焊缝在高温下发生碳的迁移扩散而导致焊缝破坏的可能性不容忽视,因此,只有在焊后无法进行热处理时才慎重采用。