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海洋平台３０ ＣｒＭｏ调质钢管的焊接
中国石油集团海洋工程有限公司天津分公司 （３００４５７） 钱旭瑞
中国石油大学（华东）机电学院 （山东东营２５７０６１） 薄国公
【摘要】 针对中碳调质钢３０ＣｒＭｏ的焊接性制定了合理的焊接工艺，通过对焊接参数及操作方法的控
制，使焊件获得了良好的性能。
１．概述 ３０ＣｒＭｏ钢属于中碳调质钢，是一种以Ｃｒ、Ｍｏ
作为强化元素的低合金高强钢，其具有较高的强度
和塑韧性。主要用于制造截面较大、在高应力条件
下工作的凋质零件，如轴、主轴以及受高负荷的操
纵轮、螺栓、双头螺栓、齿轮等。在石油天然气工
业中主要用于钻井设备和输油气管线等。
由于海洋采油操作复杂，高压输油管线工作压力最
高为５０ＭＰａ，对焊接接头质量要求严格。按照要求，焊
接工艺评定的规范采用ＡＳＭＥ ＩＸ卷，要求焊接工艺评
定的项目要素包括：焊缝无损检测（表面及内部质量）、
抗拉强度、硬度及冲击韧度（一４Ｏ℃≥２７Ｊ）。
输油管线制造材料均为３０ＣｒＭｏ调质钢，规格为
￣ｂ８９ｍｍ×１６ｎｌＩＴｌ的管材，其化学成分和力学性能分别
见表１、表２。
２．焊接工艺评定
（１）坡口形式所有接头均为管一管水平固定对接
接头（５Ｇ），接头坡口形式见罔１，坡口角度为６Ｏ。， ．．、！／ ！／ 、 — ！ ！／ ！，＿．、！，．．、 、！／ ！膏’， 、．／ ＩＩ， ！／ 制在１５０～１８０Ａ。为减少稀释率对堆焊层硬度的影
响，一般需堆焊２～３层。堆焊层数过多时，易导致
开裂和剥离。转轴端头＋２４０ｍｍ，每层焊接３ｍｍ，堆
焊２层。堆焊结束后转轴直径应保持在２４６ｍｍ以上，
焊道表面保持平整，致密，不允许出现沟槽。另外
应保护好转轴端头的非焊接部位，不允许在非焊接
部位引弧，造成擦伤。焊接结束后朋石棉布包裹保
温缓冷至常温。机加工结束后，对转轴端头采用渗
透检验进行表面无损探伤。
４４ 急 参蔫 表１ ３０ＣｒＭｏ钢化学成分（质量分数） （％）
ｉ乏． ｔ ｕ ｏ¨
中碳调质钢ＺＧ４２Ｃ ｒＭｏ齿圈的
冷焊焊接修复
Ｃ◎Ⅱｄ ｅｌ ｇ ｅｆ Ｍｅｄｉ￣ｎｌ Ｃ ⑩皿 ＠皿Ｇ ｄ 面 ＠鸸ｄ Ｓ ＠＠ｌ ＺＧ４２Ｃ￣Ｍｏ Ｇｅａｒ Ｒｉｎｇ
文／中信重工机械股份有限公司焊接工艺研究所 刘须收 吴建英 畅站东
摘 要：ＺＧ４２ＣｒＭｏ为中碳调质钢，在齿圈中应用较为广泛。由于其不仅碳含量较高，Ｃｒ、Ｍｏ合
金元素含量也较高，因此焊接接头易出现马氏体组织及冷裂纹。而齿圈在精加工后若出现缺陷，
必须采用冷焊，且焊后不能退火，在焊接应力的作用下更易产生冷裂纹。本文选用Ａ５０７焊条，进
行模拟产品精加工后焊接修复，按照ＡＳＴＭＡ４８标准进行焊接工艺评定，达到了标准要求。
关键词：ＺＧ４２ＣｒＭｏ；冷焊；焊接工艺评定
１试验前期准备
１．１ 试验母材
试验母材ＺＧ４２ＣｒＭｏ的力学性能和化学成分
如表１、２所示。
１．２焊接性分析
（ａ）焊接冷裂纹分析：ｚＧ４２ＣｒＭｏ碳含量较
高，Ｃｒ、Ｍｏ合金元素含量也较高，在５００￣Ｃ以下
过冷奥氏体具有较高的稳定性，因而淬硬倾向
较为明显。中碳调质钢的马氏体转变温度一般
者 艮低，在低温下形成的马氏体，难以产生“自
回火”效应，且含碳量高的马氏体的硬度和脆
性更大，所以冷裂纹倾向较为严重。根据国际
表１ 力学性能
钢种Ｉ Ｒ量 ｌ Ｉ
ｌ 化学元素 ‘ ｃ ｓｉ ｌ Ｍｎ Ｉ Ｓ Ｐ Ｉ Ｃｒ ｌ Ｍｏ
ＺＧ４２ＣｒＭ０ ｌ ０．３８ ０．４５ ０．３０～０．６０ ｌ ０．６０～１．０ ｌ≤０．０３５ ≤ｏ．０３５ ｌ ０．８０～１．２０ ｌ ０．２０～０３ｃ 焊接学会推荐的碳当量公式：
Ｃｅ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５＋（Ｎｉ＋Ｃｕ）／１５（１）
由式（１）可知，ＺＣ４２ｅＭｏ￣当量最大为０．９２，
具有较高的淬硬和冷裂纹敏感倾向。因此，焊
接过程中易出现冷裂纹。
（ｂ）过热区的脆化：由于ＺＧ４２ＣｒＭｏ调质钢
大庆石油学院本科生毕业设计（论文）
摘 要
本文介绍了金属焊接性以及焊接裂纹的概念，主要介绍冷裂纹的形成与影响因素、金属焊接性的试验研究方法，论述了低碳调质钢的焊接性及焊接工艺特点。在总结大量资料和焊接实验的基础上，通过低碳调质钢18MnMoNb钢斜Y型焊接裂纹试验，即小铁研试验、18MnMoNb焊接热影响区组织性能试验、18MnMoNb焊接裂纹断口的扫描电镜分析，分析低碳调质钢的焊接性及产生冷裂纹的原因，并讨论了预热对焊接冷裂纹倾向的减小作用；并对18MnMoNb焊接热影响区组织进行了金相分析和性能研究，最后对18MnMoNb焊接热影响区的显微硬度进行了测试。完成了低碳调质钢18MnMoNb钢的可焊性研究。
关键词：可焊性；焊接接头；热影响区；焊接裂纹
大庆石油学院本科生毕业设计（论文）
Abstract
This paper introduces the concepts of metal welding and welding cracks，mainly on
the formation and cold crack factors，and experimental methods of metal weldable
capability，discussed the welding and welding technology features of
low-carbon-quality steel．On the base of investigation and weld experiments，through
low-carbon-quality steel of 18MnMoNb Y-Silt Type Cracking Test，structure and
performance test of 18MnMoNb weld heat affected zone，the scanning electron
中碳调质钢焊接中的问题及工艺措施
史献营
【摘 要】Analyze the defects in welding of medium carbon quenched and
tempered steel and its causes,as well as measures to deal with it.It also
tells the effects of preheating before welding and heat treatment after
welding,and the prin-ciple on how to choose material in welding.It
summarizes the main point of medium carbon quenched and tempered
steel welding,whose quality is enhanced effeciently.%介绍了中碳调质钢焊接中容易产生的缺陷及产生缺陷的原因，焊接前需要注意的事项，焊接中应该采取的工艺措施及选择适合的焊接方法。阐述了中碳调质钢焊前预热和焊后热处理的作用与焊接材料的选择原则，对中碳调质钢焊接要点进行了概括与总结，有效提高了中碳调质钢的焊接质量。
【期刊名称】《新技术新工艺》
【年(卷),期】2015(000)007
【总页数】3页(P130-132)
【关键词】焊接;预热;调质;结晶;裂纹;组织;软化
【作 者】史献营
【作者单位】中航工业沈阳发动机设计研究所，辽宁 沈阳 110015
【正文语种】中 文
【中图分类】P755.1
中碳调质钢由于具有较好的综合力学性能而获得广泛应用，大量应用于航天、航空、船舶、兵器和机械等行业的重要零件。很多零件采用了焊接结构，其焊缝质量是影响零件质量的关键，而影响中碳调质钢焊缝质量的缺陷是焊接裂纹与热影响区的脆化和软化；因此，中碳调质钢焊接中控制裂纹的产生、脆化和软化组织的出现，是提高焊接质量的核心问题。
