12Cr1MoV大管径钢的焊接.docVIP

12Cr1MoV钢大管径的焊接 福建电力焊接培训中心.林贵川 摘要： 本文对火力发电厂主蒸汽管12Cr1MoV,φ273×28大管径钢的焊接性,焊接冷裂纹和再热裂纹产生的原因及防止方法进行了分析，并根据此类接头的焊接特点，提出了焊接方法和工艺措施,选定预热温度及焊后热处理工艺。取得良好的效果，对今后该钢种的焊接积累经验及提供了技术保证。 关键词：12Cr1MoV钢 大管径 焊接工艺 前言 火力发电厂50MW机组的主蒸汽管采用了国产12Cr1MoV钢管,规格为φ273×28毫米。其蒸汽参数:压力为10Mpa，温度为540。C。钢材的化学成份和常温机械性能见表一。供货状态为正火十回火，金相组织为珠光体十铁素体。 表一 钢材化学成份及机械性能 元素 C Si Mn P、S Cr Mo V σb（Mpa） σ 成份 0.08-0.15 0.17-0.37 0.4-0.7 ≤0.035 0.9-1.20 0.25-0.35 0.15-0.30 441 19 1 12Cr1MoV钢焊接性分析 1.1焊后冷裂纹的问题 12Cr1MoV钢属珠光体热强钢，其碳当量为0.83%，大管径的焊接主要问题是焊后产生冷裂纹。由于 12Cr1MoV钢是通过加入Cr、Mo合金元素进行固溶强化的，对钢在冷却时的奥氏体分解产生了强烈的影响，致使钢的焊接性变差。这种钢具有较大的淬硬倾向，焊后空冷得到的组织为珠光体+贝氏体。若焊接时冷却速度稍快，可能出现少量马氏体，则极易形成淬硬组织，导致冷裂纹的产生。 冷裂纹产生是由以下三个主要因素综合的作用的结果：即淬硬组织、扩散氢含量和拘束应力。由于焊缝或近缝区产生淬硬组织，在超过临界拉伸应力的作用下，经过一定的孕育期而产生裂纹。其孕育期的长短主要取决于扩散氢含量和接头的拘束应力。当焊缝中扩散氢的含量高，接头的拘束应力大时则孕育期短，甚至短至焊后立即产生裂纹。当扩散氢含量降低而应力水平也低时则孕育期延长，甚至可以无限期延长，即裂纹实际不会发生。因此，如果针对限制产生冷裂纹的上述因素，从技术和工艺上采取一些相应的措施，则冷裂纹是可以防止的。如采用低氢型焊条并严格烘干，以保证焊缝金属中低的含氢量，焊前适当进行予热，焊接过程中保证焊接的层间温度，焊后缓冷，以改变焊接过程的热循环，降低接头的冷却速度，避免淬硬组织的产生，并有利于氢的逸出；因为冷裂纹是在某一低温的温度下出现的，保持温度不低于此值则裂纹即可避免。此外、应尽量减小装配的附加应力及自重引起的弹性应力，焊后及时进行热处理以消除接头的残余应力。 1.2再热裂纹的问题 焊接接头在高温状态下，当应力松驰的时候接头具有较低塑性，而这种塑性的降低是和合金碳化物的析出有关。再热裂纹产生的机理：由于晶间滑移变形产生的微小裂缝和因晶间蠕变引起的微小空穴是促使再热裂产生的重要因素。而产生这种晶间滑移变形，其作用力必须大于能引起晶间滑移变形的临界应力，但同时必须小于能引起晶内滑移变形的临界应力。如果在热处理过程中存在上述条件的话，则就会产生再热裂纹。所以一般认为，凡能导致扩大晶间和晶内强度差别的因素，例如提高晶内固溶硬化或晶内析出硬化，能导致晶间脆化的晶间析出或钢中杂质的晶间偏析等因素，都可以产生再热裂纹。所以认为，二次硬化元素在消除应力热处理时的时效析出而引起的二次析出硬化现象，即所谓晶内析出硬化，对产生再热裂纹有特别重要的作用。对12Cr1MoV钢来说，在焊后消除应力热处理时二次析出所形成的密集的碳化物沉淀，就成了产生再热裂纹的主要原因。因此，可以认为，如果在进行焊后热处理时不产生碳化物的二次析出现象则就能避免再热裂纹的产生。 1.3综上分析，对12Cr1MoV、φ273×28大管径的焊接，采用氩弧焊打底+手工电弧焊盖面工艺。 装配时不得强制对口，管子应支承稳固，尽量减少装配的附加应力和自重引起的弹性应力。焊接操作选经过考试合格的熟练焊工担任、以便获得无缺陷的优质焊缝。为保证根部焊缝的质量、采用氩弧焊打底焊接。手工电弧焊盖面采用低氢型焊条焊接，焊条应严格按规定烘干。选择适当的予热温度、并保持焊接层间温度不低于此温度，焊后保温缓冷。焊后应及时进行热处理，以消除接头的残余应力。 1.4予热温度的确定 予热温度的选定，主要是根据该钢的马氏体转变温度+50。C。但对于 12Cr1MoV大管径钢焊接，其淬硬程度不仅与材料的化学成份有关，而且与焊件厚度有关。考虑到施工实际条件以及其他因素、所以把最低予热温度选定为300。C。 1.5焊后热处理 焊后热处理的目的，主要是为了改善接头的组织，软化热影响区、提高接头的塑性和韧性，消除残余应力及促使氢的逸出。对热处理规范的选择是十分重要的。焊后热处理温度的选择一般根据该钢的Ac1线+30--50。C, 由于12C