CrMoV钢简介及焊接工艺

Ｃｒ—ＭＯ钢ａ＇ａ＇３￣－接及焊后热处理工艺探讨　刘冬保　【江西省锅炉压力容器检验检测研究院南昌分院　江西南昌　３３０００６）　中图分类号：ＴＨ　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—９２５Ｘ（２０１２）０６—００７６—０２　摘要：文章介绍了Ｃｒ－Ｍｏ钢的成份及其焊接特　燕，以及铬钼钢制　造的承压设备经热处理后对钢材性能的影响。特别指出对某　些钢材或构件进行热处理，在消除应力的同时，也可能带来一些负西的作用　关键词：Ｃｒ－ＭＯ钢　焊接热处理工艺　１．Ｃｒ－Ｍｏ的成份及性能　钢铁中的五大基本元素是Ｃ．Ｍｎ．Ｓｉ．Ｐ．Ｓ，而Ｃｒ＿＿Ｍｏ钢是在　碳钢五大元素的基础上增加Ｃｒ．Ｍｏ两种为主的元素，形成以　Ｃｒ＿＿Ｍｏ为基础的低、中合金珠光体耐热钢，是动力工业、石油化　工等行业应用于高温条件下重要材料之一。Ｃｒ—Ｍｏ钢材料一般　可用于６００￣Ｃ以下　它不仅有很好的抗氧化性和热强性，还有比　较好的抗硫腐蚀和抗氢腐蚀性能，并且是合金元素含量少，价格　便宜．同时具有良好的工艺性能和物理性能，所以应用范围很广　泛。　珠光体耐热钢Ｃｒ的质量分数一般为０．５％一９％，Ｍｏ的质量　分数一般为０．５％或１％。随着Ｃｒ、Ｍｏ含量的增加，钢的抗氧化　性、高温强度和抗硫化物腐蚀性能都增加。　２．Ｃｒ＿Ｍｏ钢的焊接性分析　Ｃｒ－Ｍ。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、软伦，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　２．１热影响区硬化及冷裂纹　珠光体耐热钢中的Ｃｒ、Ｍｏ元素能显著提高钢的淬硬性，这　些合金元素推迟了冷却过程中的组织转变。提高了过冷奥氏体　的稳定性　在焊接热输人过小时，热影响区易出现淬硬组织；在　焊接热输入过大时，热影响区晶粒无明显粗化。淬硬性大的珠光　体耐热钢焊接中可能出现冷裂纹．裂纹倾向一般随着钢中Ｃｒ、Ｍｏ　的含量的提高而增大　２．２消除应力裂纹（ＳＲ裂纹）　珠光体耐热钢消除应力裂纹取决于钢中碳化物形成元素　（Ｍｏ、ｖ等）的特性及其含量。消除应力裂纹出现在焊接热影响区　的粗晶区．与焊接工艺及焊接残余应力有关。这种裂纹一般在　５００—７００￣Ｃ的敏感温度范围形成．珠光体耐热钢中的Ｍｏ含量增　多时．Ｃｒ对消除应力裂纹的影响也增大。　２．３回火脆性　Ｃｒ—Ｍ０耐热钢及其焊接接头在３５０—５００％温度区间长期运　行过程中发生脆变的现象称为回火脆性。产生回火脆性的主要　原因是由于在回火脆化温度范围内长期加热后．Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｓｎ等　杂质元素在奥氏体晶界偏析而引起的晶界脆化．此外，与促进回　火脆化的元素Ｍｎ、Ｓｉ也有关。　３．Ｃｒ＿Ｍｏ钢的焊接工艺特点　Ｃ卜Ｍｏ钢一般在预热状态下焊接、焊后大多要进行高温回火　处理。Ｃ卜Ｍｏ钢的定位焊和正式施焊前都要预热．若焊件刚性大．　宜整体预热。焊条电弧焊时应尽量减小接头的拘束度　焊接过程　中保持焊件的温度不低于预热温度（包括多层焊时的层间温度）．　尽量避免中断．不得已中断焊接时．应保证焊件缓慢冷却。重新　施焊的焊接件焊前仍须预热．焊接完毕后将焊件保持在预热温　度以上数小时．然后再缓慢冷却。焊缝余高不宜过高　４．焊后热处理工艺　压力容器在制造过程中常采用的热处理方法一般有两类：一　类为改善金属材料力学性能的热处理．另一类为焊后热处理　下　面重点对压力容器焊后热处理进行分析　广义地讲．焊后热处理　是指焊后能改变焊接接头的组织和性能．或降低残余应力的过　程。包括退火、完全退火、固熔、正火、正火加回火、回火、消除应　力热处理、析出热处理等。狭义地讲　焊后热处理仅指消除应力热　处理，即为了改善焊接接头的组织和性能．消除焊接残余应力等影　响．压力容器焊接是局部快速加热至高温后又快速冷却的过程．焊　接接头区与母材间存在较高的温度梯度．加热时．高温金属的热膨　胀受到周围冷态金属的拘束。产生了热应力。冷却时　焊接接头金　属受周围冷态金属的约束而无法自由收缩．从而形成了残余应　力．可见焊接应力是因焊接接头区与周边部位变形不协调而产生　的。　炼油、大型火电机组及煤代油生产合成气的加压气化装置中　的中高温设备，均要求钢材有良好的抗氧化性（耐热性）、足够的　高温强度以及优良的韧性，为此　广泛采用各种类型的铬钼钢．．　目前，我国一些大中型制造厂制造这类设备应用较多的钢种是：　１Ｃｒ一０．５Ｍｏ　ｆ如：１５ＣｒＭｏＲ，１５ＣｒＭｏｇ等）；１．２５Ｃｒ一０．５Ｍｏ（例如　１４ＣｒｌＭｏＲ、ＳＡ３Ｇｒｌ等）；２．２５Ｃｒ－１Ｍｏ（例如：１２Ｃｒ２ＭｏｌＲ、ＳＡ３８７Ｇｒ２２、　等），当然还有含钒的Ｃｒ—Ｍｏ钢。此外，还有的炼油设备采用爆炸　复合钢板制作、其基层为Ｃｒ—Ｍｏ钢．复层为不锈钢　ＣｒＭｏ钢设备需进行焊后热处理．以消除焊接残余应力．降　低焊接接头的硬度和改善其力学性能　随着装置的大型化．钢材　强度或厚度增加．制造工艺规范有可能将热处理温度提高或保温　时间延长　Ｃｒ—Ｍｏ钢焊缝金属中含有较多的淬硬组织．经较高温　度的热处理，在消除应力、降低硬度的同时，改善了韧性。但是，　在提高热处理温度或过分延长保温时间（即增大回火参数１，会引　配的一般原则是分散分布、时差起爆．这样可以有效降低爆破时　的冲击波和地震效应．减少飞石，提高爆破的效果和安全。实际　工程情况千差万别．一定要具体问题具体分析　例如在巷道或隧　道光面爆破掘进时，一般掏槽眼装药多，底板眼次之，扩大眼再　次之．周边眼装药最少．它们的装药量大概按４：３：２：１进行．而且　一般按照掏槽眼一扩大眼一周边眼一底板眼的顺序微差起爆　在露天采场台阶爆破中．除了最后一排孔装药少些外．其它孔则　一般是平均装药．采用逐排或之字形微差或秒差起爆　五、其它爆破参数的确定　爆破工程的类型不同．其涉及的爆破参数也不同。例如硐室　爆破，其主要参数是炸药单耗、各分散药室的装药量、各药室的　起爆时差、以及导洞和药室的断面尺寸和长度等　又如中深孔爆　７６　破，主要的爆破参数为炸药消耗量、最小抵抗线、孔径、孔深、炮　孔数目、炮孔间距、炮孔排距、炮孔密集系数、炮孔利用率、起爆　顺序、起爆时差等。　］各种爆破工程的参数选取或确定方法各不　相同．可参考有关文献资料或根据经验来确定。　参考文献：　ｆ１１翁春林，叶加冕主编．工程爆破『Ｍ１．冶金工业出版社，２００６．Ｐ９９一　ｐｌ００．ｐ１４３　［２］宋宏伟主编．井巷工程［Ｍ］．煤炭工业出版社，２００７．Ｐ９６一ｐ９７　『３１中国力学学会工程爆破专业委员会编．爆破３Ｌ￣［ＭＩ．冶金工业　出版社．１９９２．Ｐ３１３—３１６　［４］于书翰，杜谟远主编．隧道施工【Ｍ］．人民交通出版社，２００８．

管道焊接施工工艺措施

编制依据

1 GB50236-98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》

2 GB50235-97《工业金属管道工程施工及验收规范》

3 施工图纸

15CrMo钢是珠光体耐热钢的一种，其焊接性与低碳调质钢相近。钢中的Cr、Mo等元素使过冷奥氏体的稳定性提高，因而焊接时热影响区有一定的淬硬及冷裂倾向。为了防止脆化及冷裂，珠光体耐热钢一般要求焊前预热及焊后热处理。

15CrMo钢的焊前预热温度为150～250℃，焊后退火温度为630～720℃。定位焊和正式焊接一样都应该预热，正式焊接时，应该连续施焊，保证层间温度与预热温度接近，如中途中断焊接，应该有保温缓冷措施。再焊接前应该清扫、检查、重新预热后再焊接；对刚性大的焊件应进行后热，即在200-350℃保温0.5-2h后进行焊后热处理。00Cr19Ni10钢可焊性较好，可不进行焊前预热。

15CrMo、20、00Cr19Ni10钢焊接时要求氩弧焊打底，焊条电弧焊盖面。采用直流电源，焊条接正极，短弧操作。

20#钢焊接工艺参数如下：

焊接方法 焊丝/焊条 焊接电流(A) 电弧电压(V) 牌号 规格

打底 GTAW TiG-J50 φ2.5 70-110 20

盖面 SMAW J422 φ3.2 90-140 25

SMAW J422 φ4.0 140-200 25

00Cr19Ni10钢的焊接工艺参数如下:

焊接方法 焊丝/焊条 焊接电流(A) 电弧电压(V) 牌号 规格

打底 GTAW H00Cr21Ni10 φ2.5 70-110 20

盖面 SMAW A002 φ3.2 80-110 25

SMAW A002 φ4.0 110-160 25

15CrMo钢焊接工艺参数如下:

焊接方法 焊丝/焊条 焊接电流(A) 电弧电压(V) 牌号 规格

打底 GTAW H13CrMoA φ2.5 60-90 20

盖面 SMAW R307 φ3.2 90-120 25

第２７卷第１２期焊接学报ｖ。１．２７Ｎｏ．１２

２０Ｏ６年１２月７豫ＡＮＳＡＣⅡＯＮＳＯＦＴ皿ＣｍＮＡⅥ，ＥＬＤＩＮＧＩＮＳ，皿ｍＯＮＤｅｃｅｍｂｅｒ２００６

１ＯＮｉ８ＣｒＭｏＶ钢的冷裂纹敏感性分析

杜义，张田宏，张俊旭

（洛阳船舶材料研究所，河南洛阳４７１０３９）

摘要：通过插销试验方法对１０Ｎｉ８ｃｒＭＯＶ高强钢的冷裂纹敏感性进行了分析。通过在不预热、预热１００℃、预热１５０℃和预热１５０℃并后热２００℃×２ｈ四种焊接工艺条件下测定其插销临界断裂应力和焊接热循环参数，并对插销断口进行扫描电镜观察，综合分析了该钢的焊接冷裂纹敏感性。结果表明，随着预热温度的提高，１０Ｎｉ８ｃ蝴０ｖ钢插销临

界断裂应力不断增大，韧窝状断口在整个断裂面上的比例增大，最后断裂形式有从沿晶一穿晶一韧性断裂转变的趋势，这说明１０Ｎｉ８ｃｒＭｏＶ钢对焊接冷裂纹有较强的敏感性，通过预热及焊后后热处理能明显改善该钢的焊接性。关键词：１０Ｎｉ８ＣｒＭｏｖ钢；插销试验；冷裂纹敏感性；临界断裂应力中图分类号：７Ｉ豳０６文献标识码：Ａ文章编号：０２５３—３６０ｘ（２００６）１２—０９３一０４’”一

Ｏ序言

１０Ｎｉ８ｃｒＭｏＶ钢为规定非比例延伸强度（Ｒ舢）

大于９００ＭＰａ的高强度高韧性焊接结构用钢，系国

内新开发的钢种。钢的强度级别越高，焊接的难度

越大，应用过程中的问题也越多。焊接冷裂纹是导

致高强钢焊接产品报废或焊接结构中失效的重要原

因之一。所以，对钢材的焊接适应性尤其是对冷裂纹的敏感性有一个全面的认识尤为重要。

插销试验方法［１’２１是评估金属焊接材料冷裂纹倾向的定量试验方法，它具有操作简单、消耗试验材

料少和试验成本低的特点，广泛应用于船舶、锅炉压力容器、机械等行业，对金属材料的焊接性能评价具

有指导性意义。文中采用深缺口插销试验方法【３３分

别测定了１０Ｎｉ８ＣｒＭｏｖ钢在不预热、预热１００℃、预

热１５０℃和预热１５０℃并后热２００℃×２ｈ四种焊接工艺条件下的插销临界断裂应力、焊接热循环参

中石化金陵分公司化肥原料技改工程 共12页 第1页

气化装置管道焊接方案

中国化学工程第十一建设公司 特种合金材料15CrMo、12Cr1MoV管道焊接施工方案

1编制依据

1）招标文件和图纸；

2）《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-97；

3）《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98；

4）公司《焊接质量控制程序》CX/HJ09.02-98。

2编制说明

本方案仅适用我公司所投标段的工艺管道焊接工作。

15CrMo、12Cr1MoV等材料的焊接

1.1.1 焊接方法、焊接设备及焊接材料的选择

1）管对接焊缝，当直径≤φ108mm，壁厚≤6mm时，采用全手工氩弧焊的焊接方法，超出此范围的，采用手工氩弧焊打底，手工电弧焊填充并盖面的氩电联焊的焊接方法。

2）受压元件的T型焊缝和角焊缝，采用氩电联焊的方法，其它非对接焊缝采用手工电弧焊。

3）焊机选用逆变或硅整流焊机。

4）焊材应根据设计图纸、规范的规定选定，没有时焊接材料的选择按下表：

材质 焊丝 焊条

15CrMo TiG R30

（H13CrMo） R307

12Cr1MoV

20G+12Cr1MoV

15CrMo+12Cr1MoV TiG R31

（H08CrMoV） R317

1.1.2 焊接材料的管理

焊材应在合格供方中定点采购，以取得稳定的质量，所采购的焊接材料应具有加盖了焊材生产厂家原始章（红章）的质量证明书，其型号、规格及批号应与实物标识一致。原生产厂的质量证明书为复印件时，应由提供复印件的焊材承销商加盖质检公章。

焊材入库前要进行入库前的检查验收工作，焊材入库验收应包装完好，并具有合格标签、包装及合格标签上的型号、规格及批号应与质量证明书一致，没有破损和受潮现象。

焊接材料设一级专库保管，设二级库烘烤、发放、回收。焊材一、二级库应保持适宜的温度及湿度，应具备防潮、通风、保温性能，并设有温湿度计实施监控, 库内温度应在5℃以上，相对湿度不超过60%。焊材按规格、型号、批号、分类排放在货架上，作出标识，以免混杂。