《15CrMo钢中厚板焊接工艺评定.docVIP

15CrMo钢中厚板焊接工艺评定 王学军 摘要：关键词： 低合金耐热钢 中厚板 焊接工艺 我材质为15CrMo钢，，工作温度高达500℃。为了保证焊接质量，选用了焊接材料进行了焊接工艺评定试验，为施焊提供了可靠的焊接工艺数据。 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： C Si Mn Mo Cr P S 15CrMo 0.16 0.27 0.55 0.50 0.95 0.025 0.019 其碳当量（按国际焊接协会W）推荐的公式：Ceq＝C＋Mn/6＋（Cr＋Mo＋V）/5＋（Ni＋Cu）/15＝0.54% 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0.54%，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。针对15CrMo钢的焊接性及的工作特点，耐热钢选用焊接材料进行了焊接工艺评定试验 力学性能 C Si Mn Mo Cr P S δs MPa δb MPa δ5 % Akv(J) 温度℃ 平均值 E5515-B2 0.07 0.25 0.73 0.53 1.30 0.019 0.011 512.5 615.6 24.8 18 151.0 2.2 焊前准备 2.2.1 坡口制备 试件采用15CrMo—钢,规格为32×150×800＝2，坡口型式及尺寸见图1 2.2.2 焊条烘焙 E5515-B2型焊条为低氢型碱性药皮焊条，容易吸潮，而焊接材料中的水分是焊接气氛的主要氢源。氢是焊缝产生延迟裂纹的有害化学元素，因此焊条在使用前必须按规定的制度烘干，且随用随取。E5515-B2型焊条烘干制度如表3示： E5515-B2型焊条烘干制度 表3 焊条牌号 焊条直径 烘干温度（℃） 烘干时间（h） 保存温度（℃） E5515-B2 Φ5.0 350～400 1～2 150 2.3 焊接工艺参数焊前需进行预热，根据Tto-Bessyo等人提出的计算预热温度公式：To=350（℃） 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=mm）;[C]x=C+（Mn+Cr）/9+7 Mo /90=0.361 [C]p=0.0 则To=1℃ 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。 焊接方法 填充金属 焊接电流 电弧电压范围 焊接 速度 线能量 牌号 直径 极性 电流(A) (V) cm/min kj/cm １ 手工电弧焊 E5515-B2 φ5 直\反 200 24 32 　 ２ 手工电弧焊 E5515-B2 φ5 直\反 220 26 30 　 ３ 手工电弧焊 E5515-B2 φ5 直\反 230 28 28 　 ４ 手工电弧焊 E5515-B2 φ5 直\反 220 26 30 　 ５ 手工电弧焊 E5515-B2 φ5 直\反 220 26 30 　 ６ 手工电弧焊 E5515-B2 φ5 直\反 230 28 28 　  2.3.2 层间控制 焊接时要严格控制层间温度，层间温度控制在200～300℃之间。焊接过程中要做到边预热边焊接边保温。背面用碳弧气刨清根，操作前预热。刨削坡口根部半径不小于6mm，坡口角度不小于20°，清根后修磨平整并除去渗碳层，进行焊接。 2.3.3 焊接后热 试件焊后按层间温度作2~3h的低温后热处理,以消除焊缝中的扩散氢。焊后试件温度不低于300℃时，可直接覆盖硅酸铝棉层硅酸铝棉层2.4 无损检测 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。2.5 焊超声波探伤检验进行局部火处理。工艺为：升温速度为℃/h，升到℃保温小时，降温速度100℃/h，降到300℃后空冷。具体采用型履带式电加热器（×260）焊缝，用硅酸铝棉层保温，保温层厚度50mm，采用×220-A型温控电源箱自动温型。 焊接工艺评定试验按JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》