15CrMo钢管的焊后热处理工艺

1、15CrMo钢管的焊后热处理工艺焊接？rMo管酶盾雅理蓥重庆JJI维建安工程有限公司（401254）李熙莉 目前，在石油化工行业低合金耐热钢的应用越 来越普遍,特别是Cr Mo型耐热钢由于这类钢含有一定量的碳和合金元素.所以焊接时有一定的 淬硬倾向，在较大拘束应力作用下，容易产生冷裂 纹，焊接性较差因此，焊前必须进行预热焊后 为了加速扩散氢的逸出，必须进行焊后热处理：由 于珠光体和马氏体耐热钢具有形成延迟裂纹的倾 向因此，热处理必须在焊后立即进行，否则必须 进行中问热处理或消氢处理.我厂安装的甲醇输送管线，其中蒸汽管线部分 材料为15CrMo.由于是现场施工，所以焊接前预 热以及焊后热处理只能

2、用火焰加热和用电加热器进 行局部热处理.通过这样处理的管线，焊接接头及 热影响区没有裂纹及延迟裂纹产生，各个焊口均一 次焊接合格.1.15CrMo钢的化学成分厦力学性能 15CrMo钢的化学成分见表1.15CrMo钢的力学性能见表2 裹1化学成分（质酚数）（）CSMnSPCrNiMoI 其他0.12 017 040 080 040 Co< 0040040&It;025 0.180.37070110055&11;003力学性能 热处理钢号baK/备注状态 v【Pa/MPa(96)(%)J?cm 930 960 C正火 24” Ci15o A帅&gt;/225 >

3、;2068730C 回火 从上表中可看出这种材质的钢材属空淬钢，钢 的力学性能在很大程度上取决于钢的热处理状态 对压力容器和管道来说，设计标准规定的许用应力 值均以完全热处理状态材料所达到的强度性能为基 础;在设备制造及管道安装中，各种加工工艺及焊 接等都将改变钢材的原始状态强度和韧性，因此只 有通过最终热处理才能达到设计要求的材料性能 我们讨论的主要是管道焊接前后如何进行热处 枫-At热抽1)2001年第8鹚 理来保证材料的力学性能.为了更准确地分析15CrMo钢的热处理工艺，有必要先讨论这种钢材焊接时的特点.2.15CrMo钢的焊接特点 l5CrMo钢在焊接时一般有以下特点：(1) 淬硬性

4、钢的淬硬性取决于它的碳含量及合金成分含量.15CrMo钢中的主要合金元素铬和 钼都能显着提高钢的淬硬性.特别是钼的作用，比 铬约大5O倍这些合金元素推迟了钢在冷却过程 中的转变,提高了过冷奥氏体的稳定性.消除应力处理裂纹倾向15CrMo钢焊接 接头消除应力裂纹倾向主要取决于钢中碳化物形成 元素的特性及含量，它常产生于焊接热影响区的粗 晶段.这种裂纹一般在500700C温度范围内形 成.采用焊前预热和焊后合理的热处理工艺，避免 在敏感温度区停留时间过长就能防止裂纹的产生(3)回火脆？性回火脆？性指钢材及其焊接接头在350500C温度区域长期运行过程中发生剧烈 脆变的现象.3.15CrMo钢的热处

5、理为了保证母材及焊缝的性能除了在焊接工艺上 控制外，对母材焊前进行预热以及焊后制定合理的 热处理方案是十分关键的.焊前预热是防止钢材在焊接时产生冷裂纹和消 除应力裂纹的有效措施之一.对于预热的温度选择 应依据钢材中的合金含量而定.对15CrMo钢管根 据管壁的厚度选择预热温度，一般预热温度在150300 C之间,并控制焊接的层间温度在预热温度以上.预热温度过高，在最终组织中易形成马氏体 组织；在焊接时如果氢含量过高，就易形成焊接接 头裂纹.为防止接头裂纹的产生一般采取在焊后立 即进行低温后热处理，可基本消除焊缝中的扩散 氢,保证接头质量，这种处理也称为消氢处理.消 氢处理温度一般在300350

6、 C .焊后热处理不仅能消除焊接过程中产生的焊接 残余应力，而且更重要的是能改善母材的组织，提 高接头的综合力学性能同时也能提高焊接接头的 高温蠕变强度和组织的稳定性，降低焊缝及热影响37?区的硬度.焊后热处理分整体热处理和局部热处理.在管 道安装中焊后热处理一般采用局部热处理即用电 加热带缠绕焊缝，外缠保温层进行保温的热处理方(L)15CrMo管线焊接位置筒图(见图L).注:图上所标数字表示焊缝位置 苎:舱监图总长:240m(2) 热处理工艺预热热处理工艺曲绂见图 2消氢热处理工艺曲线见图3最终焊后消除应力热处理工艺曲线见图4.在生产现场一般采取局 部预热的方法就能达到预热的效果预热范围一般

7、 为焊缝两侧各不小于焊件厚度的3倍，且不小于lOOrnm.消氢处理在焊后要求立即进行，用火焰加热到300-350C后立即用保温棉缠绕管线保温， 缓冷至室温最终热处理在生产现场采取履带式加 热器局部热处理的方法.3D0 350I 上，下对称安装两只热电偶，热电偶安装在靠近焊缝边缘的30mm以内,加热器缠绕在焊缝上，宽度 以焊缝中心为基准每侧不小于焊缝宽度的 3倍加热器外用细铁丝捆扎硅酸铝保温棉进行保温，保温棉宽以焊缝中心为基准每侧不小于焊缝宽度的6倍，并要求将未密封管口用保温棉包扎密闭，以保 证升温和冷却的温度梯度达到工艺的要求.保温时 间根据管壁厚度而定，一般每毫米保温L5min.且不小于60

8、rain.并要求严格按工艺控制加热和冷 却的速度.1钢管2保温棉3加热器 4检查结果及结论管道所有焊缝经检验均为一次焊接合格.母 材，焊缝及热影响区硬度符合管道安装标准的要综上分析可知,Cr Mo钢在用于管道安装时，制定合理的热处理工艺是非常重要的，工艺的合理 性是保证钢材在焊接时不产生裂纹及延迟裂纹，安 装出优质工程的前提条件.(20010518) 时司r/min 图2图.日本钢结构新技术报告会在京举行(3) 热处理方式管道对接焊缝的热处理分焊前预热，消氢热处理及焊后最终热处理三步进 行,焊前预热在安装现场只能用火焰局部加热.焊 后消氢热处理，在焊接完每个焊V1后立即进行，在 生产现场采取火焰加热进行局部热处理.焊后最终 热处理采用履带式加热器对已消氢焊缝逐条进行处 理的方法.图5为履带式加热器加热示意图，每道焊口在38?应有关方面邀请，日本池边卓先生于7居中旬对我国 进行工咋访问.中国钢结构协会钢结构焊接协会和北京市 机械工程学会焊接学会，于7月】8巳在北京冶金部建筑研 究总院联合举办日本钢结构新技术报告会.会上由日本 新日铁株式会社东京总部池边卓先生作题为建筑结构用 钢材的特性及加工技术专题报告.报告的主要内容有：(1) 日本建筑钢结构的发展现状.(2