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15crmo抗拉強度?15crmo焊接工藝?無錫云坤提供詳細(xì)
  雙擊自動滾屏 發(fā)布者:云坤鋼管 發(fā)布時間:2013/4/1 閱讀:2139次 【字體:

15crmo抗拉強度?15crmo焊接工藝?無錫云坤提供詳細(xì)

15CrMo焊接工藝
  2.1 焊接材料
  針對15CrMo鋼的焊接性及現(xiàn)場高壓管道的工作特點,根據(jù)以往的經(jīng)驗,參照國外提供的焊接工藝卡,我們選擇了兩種方案進行焊接試驗。
  方案Ⅰ:焊接預(yù)熱,采用ER80S-B2L焊絲,T1G焊打底,E8018-B2焊條,焊條電弧焊蓋面,焊后進行局部熱處理。
  方案Ⅱ:采用ER80S-B2L焊絲,T1G焊打底,E309Mo-16焊條,焊條填充電弧焊蓋面,焊后不進行熱處理。焊絲和焊條的化學(xué)成分及力學(xué)性能。
  表1 焊接材料的化學(xué)成分和力學(xué)性能
  型號 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 焊前準(zhǔn)備
  試件采用15CrMo鋼管,規(guī)格為φ325×25,坡口型式及尺寸見圖1。
  焊前用角向磨光機將坡口內(nèi)外及坡口邊緣50mm范圍內(nèi)打磨至露出金屬光澤,然后用丙酮清洗干凈。
  試件為水平固定位置,對口間隙為4mm,采用手工鎢極氬弧焊沿園周均勻點焊六處,每處點固長度應(yīng)不小于20mm。焊條按表2的規(guī)范進行烘烤。
  表2 焊條烘烤規(guī)范
  焊條型號 烘烤溫度 保溫時間
  E8018-B2 300 ℃ 2h
  E309Mo-16 150 ℃ 1.5h
  2.3 焊接工藝參數(shù)
  按方案Ⅰ焊前需進行預(yù)熱,根據(jù)Tto-Bessyo等人提出的計算預(yù)熱溫度公式:
  To=350√[C]-0.25(℃) 式中,To——預(yù)熱溫度,℃。
  [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——成分碳當(dāng)量;
  [C]p——尺寸碳當(dāng)量; S——試件厚度(本文中S=25mm);
  [C]x=C (Mn Cr)/9 7/90Mo=0.361
  [C]p=0.045 則To=138℃
  因此預(yù)熱溫度選為150℃。采用氧-乙炔焰對試件進行加溫,先用測溫筆粗略判斷試件表面的的溫度(以筆跡顏色變化快慢進行估計),最后用半導(dǎo)體點溫計測定,測量點至少應(yīng)選擇三點,以保證試件整體均達(dá)到所要求的預(yù)熱溫度。
  焊接時,第一層采用手工鎢極氬弧焊打底,為避免仰焊處焊縫背面產(chǎn)生凹陷,送絲時采用內(nèi)填絲法,即焊絲通過對口間隙從管內(nèi)送入。其余各層采用焊條電弧焊,共焊6層,每個焊層一條焊道。方案Ⅰ和方案Ⅱ的焊接工藝參數(shù)見表3、4。按方案Ⅰ焊
  表3 方案Ⅰ的焊接工藝參數(shù)
  焊道名稱 焊接方法 焊接材料 焊材規(guī)格/mm 焊接電流/A 電弧電壓/V 預(yù)熱及層間溫度 熱處理規(guī)范
  打底層 鎢板氬弧焊 ER80S-B2L φ2.4 110 12
  填充層 焊條電弧焊 E8018-B2 φ3.2 5 85~90 23~25150℃ 715。×75min
  蓋面層 焊條電弧焊 E8018-B2 φ3.2 5 85~90 23~25
  表4 方案Ⅱ的焊接工藝參數(shù)
  焊道名稱 焊接方法 焊接材料 焊材規(guī)格/mm 焊接電流/A 電弧電壓/V 預(yù)熱及層間溫度 熱處理規(guī)范
  打底層 鎢板氬弧焊 ER80S-B2L φ2.4 110 12
  填充層 焊條電弧焊 E309Mo-16 φ3.2 90~95 22~24 / /
  蓋面層 焊條電弧焊 E309Mo-16 φ3.2 90~95 22~24
  接時,層間溫度應(yīng)不低于150℃,為防止中斷焊接而引起試件的降溫,施焊時應(yīng)由二名焊工交替操作,焊后應(yīng)立即采取保溫緩冷措施。
  2.4 焊后熱處理
  采用方案Ⅰ焊接的試件,焊后應(yīng)進行局部高溫回火處理。熱處理的工藝為:升溫速度為200℃/h,升到715℃保溫1小時15分鐘,降溫速度100℃/h,降到300℃后空冷。具體采用JL-4型履帶式電加熱器(1146×310)包繞焊縫,用硅酸鋁棉層保溫,保溫層厚度50mm,溫度控制采用DJK-A型電加熱器自動控溫儀。
  3 焊接工藝評定試驗
  試件焊后按JB4730-94《壓力容器無損檢測》標(biāo)準(zhǔn)進行100%的超聲波探傷檢驗,焊縫Ⅰ級合格。按JB4708《鋼制壓力容器焊接工藝評定》標(biāo)準(zhǔn)進行焊接工藝評定試驗。評定結(jié)果見表5。
  表5 焊接工藝評定試驗結(jié)果
  試驗方案 拉伸試驗 彎曲試驗 沖擊韌性試驗aky(J/cm2)
  抗拉強度δb/Mpa 斷裂部位 彎曲角度 面彎 背彎 焊縫 熔合線 熱影響區(qū)(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
  從拉伸試驗結(jié)果可知,兩種方案的拉伸試樣全部斷在母材,說明焊縫的抗拉強度高于母材;彎曲試驗全部合格,說明焊縫的塑性較好。根據(jù)表5中的沖擊韌性試驗結(jié)果可知,方案Ⅰ的沖擊韌性明顯高于方案Ⅱ,證明方案Ⅰ的焊后熱處理規(guī)范比較理想,高溫回火不僅達(dá)到了改善接頭組織和性能目的,而且使韌性與強度配合適當(dāng)。從室溫機械性能結(jié)果可知,所推薦的兩種焊接工藝方案均可用于現(xiàn)場施工。方案Ⅰ采用了與母材成分接近的焊條,焊縫性能同母材匹配,焊縫應(yīng)具有較高的熱強性,焊縫在高溫下長期使用不易破壞。難點是焊后熱處理規(guī)范較為嚴(yán)格,回火溫度和保溫時間及加熱和冷卻速度控制不當(dāng)反而會引起焊縫性能下降。方案Ⅱ采用了奧氏體不銹鋼焊條施焊,雖然可以省去焊后熱處理,但由于焊縫與母材膨脹系數(shù)不同,長期高溫工作時可發(fā)生碳的擴散遷移現(xiàn)象,容易導(dǎo)致焊縫在熔合區(qū)發(fā)生破壞。因此,從使用可靠性考慮,現(xiàn)場采用方案Ⅰ施焊更為穩(wěn)妥。
  4 結(jié)論
  15CrMo鋼高壓管的焊接采用兩種焊接方案均為可行。為了保證焊縫性能同母材匹配且具有較高的熱強性,采用方案Ⅰ效果更佳,關(guān)鍵是要嚴(yán)格控制焊后熱處理工藝。
  方案Ⅱ雖可省去焊后熱處理,但焊縫在高溫下發(fā)生碳的遷移擴散而導(dǎo)致焊縫破壞的可能性不容忽視,因此,只有在焊后無法進行熱處理時才慎重采用。
化學(xué)成分

牌號
化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))(%)
C
Si
Mn
 Cr
Mo
Ni
B
V
15CrMo
0.12-0.18
0.17-0.37
0.40-0.70
0.80-1.10
0.40-0.55
-
-
-

力學(xué)性能

牌號
拉力強度MPa
屈服點MPa
斷后伸長率(%)
斷面收縮率(%)
15CrMo
440
295
22
60

 

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