15MnVR钢在水电站压力钢管中的焊接技术文档

1、15MnVR钢在水电站压力钢管中的焊接技术文档关键词：钢管材料焊接技术1、材料1.1、15MnVR 钢(母材)1.1.1、15MnVR 钢特性15MnVR钢属于正火状态下交货的合金结构容器钢。(正火钢是指在固 溶强化的基础上，通过沉淀强化和细化晶粒来进一步提升强度和保证韧性 的一类低合金高强钢)15MnVR钢化学成分表：钢号抗拉强度d b (MPa屈服点d s( MPa伸长率5 5( %1800弯曲试验15MnVR53067539018d=3a注：d二弯心直径a二试样厚度这类钢是在16Mn基础上加入少量V(0.04% 0.12%)来达到细化晶 粒和沉淀强化的。此钢虽在正火状态下使用，但由于碳化

2、钒的分布形式和 弥散强化程度与热轧温度、冷却速度有专门大的关系。因此它的性能在热 扎状态下会有较大的波动，专门是板厚增加时更为严峻。由于此钢实质上 应属于沉淀强化类型的钢，因此只有通过正火使晶粒和碳化钢平均弥散析 出后，才能获得较高的塑性和韧性，因此这种钢在签定合同时要求正火状 态下交货，并经n级无损检验合格后交货。正火的目的是为了使这些合金 元素能以细小的化合物质从固溶体中析出，并同时起细化晶粒的作用，是在提升强度的同时，适当地改善了钢材的塑性和韧性，以达到最强的综合 性能。1.1.2、 15MnVR 钢的焊接性分析通过 15MnVR 的钢特性能够看出此钢材的焊接较好。 本结要紧通过工艺因素

3、来描述 15MnVR 的焊接性。（阻碍焊接性的要紧 有材料因素、工艺因素、结构因素及使用因素。 ） 15MnVR 钢焊接性通常显 现两方面的咨询题：一是焊接引起的各种冶金缺陷，要紧是各类裂纹咨询 题；二是焊接时材料性能的变化。1.1.2.1、预防焊缝中的热裂纹C、S从正火钢成分来看，此钢含碳量较低，含 Mn量较高，Mn/S （含S元 素多导致热裂纹）比能达到要求，具有较好的抗热裂性能，正常情形下焊 缝中可不能显现热裂纹。但当材料成分不合格，或因严峻偏析使局部 含量偏高时，容易显现热裂纹。在这种情形下，在焊接材料上采纳含 Mn 较高的焊丝和含 SiO2 较低的焊剂， 以此降低焊缝中的含碳量和提升

4、焊缝中 的含锰量，可解决热裂纹的咨询题。在阿鸠田工程中使用焊丝 H10 Mn2、焊 剂 HJ431。1.1.2.2、预防焊缝中的冷裂纹冷裂纹是焊接15MnVR钢时的一个要紧咨询题。（a）从材料本身考虑淬硬组织，是引起冷裂纹的决定性因素，由于正火钢的强度级不较高，合 金元素的含量较多。因此与低碳钢相比，焊接性差不就大。（b）碳当量与冷裂纹倾向的关系。从前面分析材料的淬硬倾向阻碍冷裂纹倾向，而淬硬 倾向又要紧取决于钢的化学成分，其中以碳的作用最为明显。因此，能够 通过一些体会性的碳当量公式来粗略地估量和对此不同钢材的冷裂纹倾 向，为了减少含 C 量，来提升 15MnVR 的焊接性，但为了补偿强度的

5、缺失 必须添加一些合金元素 V。但碳当量不能精确地判定冷裂纹的产生与否， 因为冷裂纹的产生除了成格外还和其他因素有关。为了幸免冷裂纹的产生， 就需要采取较严格的工艺措施，在阿鸠田工程中严格操纵线能量、焊前预 热和焊后保温等措施。1.1.2.3、再热裂纹15MnVR 钢，对再热裂纹不敏锐。1.1.2.4、层状撕裂 产生层状撕裂不受钢材的种类和强度级不的限制，撕裂与板厚有关。由于阿鸠田电站采纳15MnVR钢最薄厚度为S =28mm,容易产生层状撕裂。 从钢板本身来讲，要紧取决于冶炼条件，钢板出厂必须进行无损检验，达 到n级探伤合格准予出厂。在阿鸠田工程施工过程中一样对厚度超过32mm,采取了 15

6、00 C预热，在整个施工过程中未见层状撕裂现象。1.1.3、15MnVR 钢验收15MnVR 钢应符合低合金高强度结构钢 GB/T1591-1994、GB6654 1996的规定,并具有出厂合格证明书和质量保证书。15MnVR 钢使用前按 GB6654-1996 容器板检查验收。钢板的运输和存放应幸免变形、锈蚀、 损坏等。1.2、15MnVR 钢用焊接材料1.2.1、焊接材料是决定焊接质量的要紧因素。焊接材料选择按照15MnVR 的力学性能、化学成分、接头钢性及钢管的坡口形式和使用要求选取。 在阿鸠田工程中手弧焊选取 E5015焊条，焊丝选取H10Mn2,焊剂选HJ43 1。选取以上焊接材料必

7、须具有出厂合格证明书和质量保证书。122、焊条、焊丝及焊剂的储存和保管应按 JB3223-83焊条质量治理 规程的规定执行。1.2.3、焊条和焊剂使用前严格按使用讲明书的规定进行烘干；焊丝存 放在干燥的地点以防止受潮生锈。焊条、焊丝与焊剂有专人负责保管、烘 干和发放,并有详细的记录。124、烘干后的焊条和焊剂储存在1001500 C的恒温箱内，随取随 用；每位焊工备有保温筒,使用过程中保温筒通电加热,焊条用一根取一 根。焊条烘干后在保温筒内超过4h后应重新烘干，烘干次数不宜超过两次。1.2.5、使用的焊剂,按厂方提供的使用要求执行。焊剂烘干后,取出的焊剂放在密封的容器中带到现场使用，烘干后的焊

8、剂在空气中4h以上重新烘干,烘干次数不超过 3 次。熔化过的焊剂不再使用,使用过的焊剂,要用米筛选择，严防氧化皮等杂物混入，并经重新烘干才能再次使用。以 防白费，焊剂可反复使用，但持续添加一些新烘干的焊2、焊接人员2.1、焊接人员除合格的焊工外，配备专门的焊接技术人员，焊接检查 员和无损检验员。2.2、参加 15MnVR 钢焊接施工人员和施工治理人员均进行技术交底， 以了解 15MnVR 钢的焊接特点、操纵项目及操纵方法。焊工按水利部标准 进行培训和考核合格，持操作证书和等级证书的合格焊工上岗。3、焊接设备 焊接设备采纳参数稳固、调剂灵活和安全可靠的直流逆变焊机。在施 焊前，焊机上的电流电压表

9、必须检定合格，埋弧焊机采纳MZ11000 型，电源电缆必须满足大电流焊接的要求。4、下料15MnVR 钢划线时要幸免使用样冲，不可留下有害痕迹，对岔管下料 用样冲时，使用尖部较钝的，并打在管壁内侧。 15MnVR 钢可用火焰下料， 不承诺用火焰预热和后热。采纳半自动切割机方法下料，以保证切割面质 量。手工火焰切割只对岔管管节难以用半自动切割机实现的部位，切割后 要求修磨平坦。5、坡口制备 由于阿鸠田电站钢管所用钢板为双定尺钢板，因此下料时就一起将坡 口用半自动切割机制备，坡口型式、尺寸满足焊接及施工图纸要求。组对 前，坡口面及坡口每侧 1020mm 范畴内的毛刺、铁锈、氧化皮、渣等要 清除洁净

10、。6、预热通过分析15MnVR钢的焊接性，此钢Ceq=0.47%（碳当量）超过0.4%。 在阿鸠田工程中15MnVR钢对厚度S 32mm时，钢管焊接需要用履带式电加热器进行 100 150o C 加热 0.5h。7、焊接工艺本焊接工艺卡片是在焊接试验及工艺评定的基础上编制的。15MnVR 钢焊接要点：7.1、由于阿鸠田电站采纳15MnVR钢的钢板厚度最小为28mm,关于 板厚32mm的钢板焊接采纳预热措施，预热温度在 150C-200C。7.2焊接层间温度V200C，焊接线能量15KJ/cm55KJ/cm。埋弧自动焊采纳H10Mn2巾5.0的焊丝，直流反接，焊接电流700 750A，电弧电压3

11、639V，焊接速度22m/h。7.3焊接工艺卡片焊接工艺卡片见附录 18、15MnVR 钢的焊接要求1 定位焊： 定位焊一样焊在后焊侧坡口内, 后焊坡口侧焊前必须清除定 位焊道，定位焊长应为80mm,间距350mm。2 施焊前,应检查坡口组对质量, 如发觉尺寸超差或坡口及其邻近有缺 陷,应处理后放可施焊。3 焊工要严格按照 15MnVR 钢的焊接工艺卡进行施焊。4 焊接检查员在施焊过程中必须严格监测和操纵预热温度、 道间温度及 焊接线能量,并对每条焊缝进行实际施焊规范参数记录。5 严禁在非焊接部位的母材上引弧,试电流及焊接临时支架。6 除焊缝外,埋弧焊及手工焊均应当设引弧板（引入板和引出板）

12、,其 尺寸为：埋弧焊大于等于50X 100mm2,手弧焊可适当把握。7 双面焊的焊缝,一侧焊后, 另一侧可采纳碳弧气刨清根。清根时埋弧 焊必须清到第一道缝完全露出,手工焊第一道缝必须完全清晰。碳弧气刨 清根用压缩空气包含水分和油分加以限制。8多层多道焊时,将每道的溶渣、飞溅认真清理,自检合格后,方可进 行下一道焊接。焊缝的表面尽可能平滑,咬边、焊瘤、焊趾过度角过大的 部位要用细纱轮认真打磨,使表面光滑平坦。9 每条焊缝进行编号, 并记下施焊焊工姓名或代号存档。 禁止打焊工钢 号。工卡具的去除严禁用锤击法，应用碳弧气刨或气割在离管壁 3mm以上 外切除,严禁损害母材,然后用砂轮打磨平坦,并进行渗

13、漏探伤和磁粉探 伤，由于专门缘故中途停焊时，应赶忙进行后热保温，再次焊接时应全部 进行预热后方可按原焊缝要求进行焊接。9、焊件矫形及后热排除应力9.1、焊件矫形应用机械方法进行，不得热矫形。9.2、排除焊接应力，采纳加热到 250 300 C后热方法，保温1.2h 1. 8h,分时期降温方法。10、焊缝质量检验10.1、焊缝焊后，第一进行外观检查。 外观检查合格后方可进行内部质 量检查，内部质量无损检查在焊缝焊完 48h 后进行。10.2、焊缝外观质量及内部质量检查按 GB33231987钢熔化焊接对 接接头射线照相和质量分级、GB11345-1989钢焊缝手工超声波探伤方 法和探伤结果分级、

14、JB39651985钢制压力容器磁粉探伤等规范要求 进行。11 、修补手工焊或埋弧焊如果显现了咨询题就要进行修补，修补注意如下几条：11.1、焊件表面被电弧、 碳弧气刨等损害处必须用砂轮打磨、 平滑过度， 然后应进行渗漏或磁粉探伤。 打磨深度超过板厚 10%或大于 2mm 时，应进 行焊接修补。11.2、焊缝内部超标缺陷，表面裂纹修补前，应分析缘故，指定切实可 行的修补方案。11.3、局部焊缝修补时预热应在修补处四周 15mm范畴内进行，预热温 度操纵在 120170o C。11.4、焊缝缺陷可用碳弧气刨，砂轮机打磨方法清除，不承诺用电弧或 气刨火焰熔除，用碳弧气刨清除后再用砂轮机清除渗碳层。

15、焊缝缺陷清除 后，不承诺有毛刺和凹痕，坡口底部应圆滑过渡。11.5、焊缝缺陷修补施焊与原焊缝相同，焊接修补后要后热，后热温度 与原焊缝相同。11.6、缺陷修补只承诺一次， 同一部位修补超过一次应经焊接技术负责 人研究批准后方可进行。1411.7、修补后按原焊缝的质量要求，检查方法对修补处及其邻近进行 00%检查。其中内部质量检验应再修补完成 48h后进行。12、终止语钢管直径越 管线钢等级 我局长期致力目前，我国水电建设突飞猛进，不仅机组发电容量增大， 来越大，其建设项目的比重大副度增加，管线压力越来越高， 0公斤级、60公斤级、70公斤级等高强钢的使用日趋广泛。于水电站压力钢管制造，进行多方

16、面的研究开发工作，为我国水电事业的 建设作出了奉献。焊接工艺卡片1附录1单位名称：中水十一局机电安装分局阿鸠田项目部焊接工艺评定报告编号：2003-10焊接方法：手工电弧焊机械化程度：手工焊接接头:坡口形式：偏心双 V形坡口 衬垫：无焊接层次和顺序：见上图母材:阿鸠田电站板厚 8=2846mm, 15MnVR的钢管，与板厚 8=2846mm, 15MnVR的钢管环缝对接焊缝；单节管节组装纵缝对接焊缝。焊接材料：焊条牌号：E5015规格： 3.2 4.0 5.0焊接位置：预热：（板厚 32mm采纳预热）对接焊缝的位置：平位预热温度：150 C200 C焊接方向：向下层间温度：200 C焊接工艺卡

17、片1 （续表）焊后热处理：(板厚 32mm温度范畴：250 C 300C保温时刻：1.2h ( 8=32 )、1.4h(8=34 36)、1.6h( 8=40)、1.8h( 8=46)保持预热时刻：0.5h加热方式：履带式电加热器电特性：电流种类：直流极性：直流反接焊接电流范畴：巾 3.2 95105A、 4.0 155175A、 5.0 200215A电弧电压：巾 3.2 19.622V、 4.0 2225V、 5.0 2428V（按所焊位置和厚度，分不列出电流和电压范畴，记入下表）焊道焊接方 法填充材料焊接电流电弧电 压（V）焊接速度 （cm/min）线能量（KJ/cm）牌号直径极性电流（

18、A）技术措施：手工电弧焊水平向下焊接，焊条摆动 4-6mm，在焊前，焊道坡口及两侧 30-50mm宽的范 畴内的铁锈、油污、水分等杂质清理洁净，每道层间焊缝药皮清理洁净。阿鸠田电站钢管的钢 板厚度较厚，采纳多层多道焊接方法，背面采纳碳弧气刨方法清根。对板厚846mm的岔管，各管节焊接采纳风铲震动锤击排除焊接应力。编制1日期1审核1日期1批准丨日期1焊接工艺卡片2单位名称：中水十一局机电安装分局阿鸠田项目部焊接工艺评定报告编号：2003-16焊接方法：埋弧自动焊机械化程度：半自动焊接接头:坡口形式：偏心双 V形坡口 衬垫：无焊接层次和顺序：见上图母材:阿鸠田电站板厚 8=2846mm, 15MnVR的钢管，与板厚 8=2846mm, 15MnVR的钢管 环缝对接焊缝；单节管节组装纵缝对接焊缝。焊接材料:焊丝牌号：H10Mn2规格：巾4.0巾&0焊剂牌号：HJ431焊接位置：预热：（板厚 32mm采纳预热）对接焊缝的位置：平位预热温度：150 C 200 C焊接方向：向下层间温度：200 C焊接工艺卡片2 （续表）焊后热处理：（板厚 32mm保持预热时刻：Q5h温度范畴：250 C 300C保温时刻：1.2h ( 8=32 )、1.4h(8=34 36)、1.6h( 8=40)、1.8h( 8=46)加热方式：履带式电加热器电特性：电流种类：直流极性：直流反接焊接电流范畴： 巾