45Mn2混凝土送料管的焊接与热处理工艺优化

1、45Mn2 混凝土送料管的焊接与热处理工艺优化45Mn2 混凝土送料管的焊接与热处理工艺优化 混凝土送料管是混凝土工程机械上用量最多的易损件，常 用中碳合金钢无缝管毛坯组对焊接 毛坯管与连接法兰相焊 焊后再进行热处理以达到设计使用要求。怎样提高质量和使用 寿命、保障安全可靠性，其焊接工艺与焊后热处理是关键因 素。下面针对材质为45mn2的耐磨送料管的焊接与热处理工艺 予以分析并进行工艺优化。1 性能要求和材质分析 送料管通常在管内带有一定压力下将混凝土从输送泵送往 高处工作时经常处于带压负荷加频繁振动状态从而要求管 壁有足够的厚度与强度，但管壁叉不能太厚以满足质量轻而 又具有耐磨和耐冲击性能的

2、要求。对常用壁厚 48 mm的热车L 或者正火状态(非调质状态)45mn2无缝管，需焊后进行适当 的调质处理方可达到性能要求。45mn2化学成分见表1,热处 理与力学性能见表2。合金元素mn的主要作用是增加钢的淬透 性、强化铁素体，提高回火稳定性，防止回火脆性。这类钢韧 性往往不是最主要的，淬透性比较大，焊接性比较差。焊接工 艺复杂，焊后必须通过调质处理才能保证接头的性能。这类钢 的纯度对焊接性的影响特别重要，钢中 s， p 不得大于 oo4。表1 45mn2化学成分【质分数)( )c l si l mn i p l s cr l ni0. 420. 49 i 0. 20加.40 I 1. 4

3、0 1. 80 I <0. o40 i <0. o40 <0. 035l<0. 035表2 45ma2的热处理工艺与力学性能热处理 力学性能淬火温度 冷却 回火温度 冷却odmpa trmpa ( %) ( %) ad(j cii产) oc840 油冷 550 水、油冷 > 900 > 750 > 10 > 45 > 602 焊接性分析(1) 裂纹45mn2含碳量及合金元素含量都较高，具有较 大的热裂纹倾向。为了提高焊缝金属的抗热裂能力。只能采用 低碳低硅、含 s， p 杂质少的填充材料。在焊接工艺上应注意 收稿日期： 2oo7 03 23

4、保证填满弧坑和保证良好的焊接成形， 因为热裂纹容易出现在 未填满的弧坑处。另外，较高的含碳量和合金元素使钢淬硬倾 向大，冷裂倾向较为严重。主要原因是在 550C以下温度区间 过冷奥氏体的稳定性和较低的 ms点所致，在低温下形成马氏 体一般难以产生“自回火” 效应，并且由于马氏体中的含碳量 较高，有很大的过饱和度，硬度和脆性更大，对冷裂纹的敏感 性大。(2) 过热区的脆化 在焊接热影响区的过热区内很容易产生硬脆的高碳马氏体。冷却速度大生成的高碳马氏体越多， 脆化也就越严重。为减少过热区脆化，从减少淬硬倾向出发， 采用大的焊接热输入有利，但由于这种钢的淬硬倾向很大，仅 通过加大热输入往往还难以避免

5、马氏体的形成，却反而增大了 奥氏体的过热和提高了奥氏体的稳定性促使形成粗大的马氏 体，使过热区的脆化更为严重。因此。一般倾向于采用小的热 输入，而同时采取预热、缓冷和后热等措施。3 焊接工艺分析45mn2 钢管焊前所处的状态很重要它决定了焊接时出现 问题的性质和所需采取的工艺措施。对于热轧与正火状态的钢 管。采用先焊接再进行整体调质。焊接时的主要问题是裂纹， 热影响区的性能可通过焊后的调质处理来保证，焊接工艺方法 没有限制。大批量生产一般采用 co 焊进行焊接。选取焊丝 时，除了要保证不产生冷裂纹外，还有一些特殊要求，即焊缝 金属的调质处理参数应与母材一致。以保证调质后的接头性能 也与母材相同

6、。因此。焊缝金属的主要合金组成应尽量与母材 相似。但对能引起焊缝热裂倾向和促使金属脆化的元素 （ 如 c ，si ，s，p 等） 应加以严格控制。确定工艺参数的出发点主 要是保证在调质处理前不出现裂纹，接头性能由焊后热处理来 保证。因此可以采用较高的预热温度（200350C）和层问温 度。如果焊后来不及立即调质处理。为了保证冷却到室温后在 调质处理前不产生延迟裂纹必须在焊后及时进行一次中间热 处理。这种热处理一般是在焊后等于或高于预热温度下保持一w_eldintechnology vol. 36 no . 5 oct . 20xx 焊工之友 71文章编号： 1002025x（20xx）05 0

7、071-02 自动焊技术在大型储罐焊接中的应用关键词：储罐；焊接；质量控制 中图分类号： iig457 5 文献标识码： b 肖津（ 中国石油大港石化 45Mn2 混凝土送料管的焊接与热处理工艺优化第 2 页公司，天津 300280） 大港油田石化公司 500 万 配套扩建工程中，需新建 2 座50 000 m浮顶储罐，储罐直径60 m,高19. 32 m,壁板宽度2400 mln 。第1圈壁板板厚30 mm,共计8圈壁板，除第8圈采用 q235a 钢材外，其余壁板全部采用16mnr,单座罐体质量为1130. 8t 。1 气电立焊50 000 m 储罐壁板最大厚度 30 mln ,焊接工作量较

8、大,壁 板材质为国产16mr,属于低合金钢，焊接时，如果热输入较 大，易出现过热现象，导致焊缝的韧性指标下降。因此壁板纵 收稿日期：20xx06_14;修回日期：20xx 08 09 焊缝焊接时.选取既可控制热输入及焊接速度，效率又比较高 的气电立焊工艺。同时为进一步控制焊缝过热现象，施焊过程中采用水冷铜鼓块进行冷却。全部焊缝由 2 台气电立焊机完成焊机选用 auto vup i 型气电立焊机，该机由焊接电源及台架、焊枪及送丝机、防风 框架、焊接升降操作平台、焊接自动控制系统、摆动控制系 统、水冷却循环系统等部分组成。1 1 气电立焊工艺流程 组装质量检查 (间隙、错边等 )一反变形措施设置

9、( 架背 杠等)一 co：气体除湿加热一焊接设备安装一焊丝拆封、检 查一焊机试运一设定焊接参数一焊丝送进一焊接并检查焊接熔 合情况一外观检查。 段时间其目的是为了从两方面来防止延迟裂纹：一是起到扩 散氢的作用；二是使组织转变为对冷裂敏感性低的组织。另 外。当处理温度高时，还有消除应力作用。4 焊接与热处理优化措施(1) 坡口 管对接采用单面焊双面成形，开单面 v 形坡口。钝边0. 51. 0 mm坡口角度60。，间隙11. 5 mln。坡口内 表面不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷。坡口表面及两侧1520mm 范围内必须清理干净，不得有影响焊接质量的铁锈、油污、 水分等有害物质。用火焰割制的坡口。需

10、用砂轮机对表面层打 磨.直至露出金属光泽。(2) 焊材选择 t 焊丝牌号选用 h10mn2a， 直径 1. 0 mm， 焊丝表面不得有油、锈、水等污物。保护气采用富氩混合气体p(ar)80% + 妒(c02)20 %。(3) 焊接过程控制 焊前对坡口两侧各100 mm范围内用火焰预热至250300 oc，焊接过程中同步火焰加热端内孔 2, 3 圈。施焊时尽量保证在平焊位置。为保证良好的焊接成形，整 条焊缝一次性完成。中途不得断弧，熄弧时注意保证填满弧坑 和平滑过渡搭接接头。管壁厚 48 mm的管道焊接工艺参数严 格按表 3 执行。衷 3 管璧厚 4-8 nlnl 的管道焊接工艺参数焊丝直径 焊

11、接电流 电弧电压 焊接速度 气体流量/ram /a /v /(era min-i) /(l min-)1. 0 180220 2427 2840 1520(4) 焊后检查外观要求焊缝及热影响区表面不得有任何 裂纹、未焊透、未熔合、弧坑。可选择渗透、磁粉、着色无损 检测之一检查表面裂纹。(5) 焊后热处理整体加热至850C后保温1 h(入炉温度须>650C)，然后在油中淬火冷却34 min，获得一定深度马氏 体。将工件出炉淬入油中操作要迅速。尽量缩短在空气中的停 留时间。工件出油后立即进入清洗机进行清洗，温度5080C,时间1015 min。然后进行回火，温度280-320 oc (实际使用300 C)，时间120150min,至U回火时间后，出炉水冷，冷却时间 为1525