12Cr2Mo1R焊接性分析

1、12Cr2Mo1R焊接性分析摘要：本文通过对用于加氢精制反响器用珠光体耐热钢12Cr2Mo1R的焊接性分析,并对焊接接头和焊缝金属进行了性能检验,制定了合理的焊接工艺举措及 工艺参数,获得了满意的焊接接头质量.关键词:耐热钢：12Cr2Mo1R:焊接舞钢现货 12Cr2Mo1R®货 师磊152*9076*5221公司承制了一台加氢精制反响器的制造,其设计条件苛刻：设计温度为 410C,设计压力9.135MPa,工作介质为柴油、H、HS容器为板焊结构,简体壁厚为106mm.公司结合产品技术条件要求进行了产品工艺试验研究.通过试验,得到接头性能及化学成分较为满意的埋弧自动焊的工艺参数和工

2、艺举措. 此焊接工艺已经应用于山东兖矿化工工程中加氢精制反响 器的简体纵环焊缝的制造.1 12Cr2Mo1R焊接性分析该反响器主体材质为 12G2MoIR是按美国ASME标准生产的.12G2MoIR是2.25Cr-1Mo 类珠光体耐热钢,其供货状态为正火 +回火.其化学成分和力学性能分别见表1和表2.学1 1斗H的此掌版分I ASME棘戕詈求I I当应靠南MnNi.号S口CuVTiAm乩港要求mcu.m0.R7-I.BC0J5叟心依CU4电g).4()2.250.90D.150 m311002o.m3表2 12cVIO1R的力学性能工程RpOJ ( MPh)Hm I Ml,)( % )Akv

3、(J)标漉要:求他biO - 76()券1727 ( -291： JK4664Q25195, 202, 209 (一如七)1.1 淬硬倾向钢材的淬硬倾向取决于它的含碳量、其合金的成分及含量.12Gr2MoIR具有较高的淬硬倾向主要是由于合金元素铭和铝的存在,其中钥的作用是铭的大约50倍.在焊接时,如果冷却速度较大,焊后焊缝及热影响区易形成淬硬组织,硬度增高,从而使焊接接头的脆性增大,在有较大拘束应力时常导致裂纹产生.因此应严格限制焊材化学成分,采取焊前预热、 焊后缓冷、减小热影响区宽度等方法来降低焊接淬硬性.1.2 再热裂纹再热裂纹又称消除应力处理裂纹.再热裂纹一般在500 -700温度范围内

4、产生,产生的倾向主要取决于钢中 Gr,Mo等碳化物形成元素的含量及特性,同时也与热处理制度、热输人、预热温度和层道间温度有关,这些因素决定了焊缝金属的冷却条件,对焊缝区的显微组织有很大的影响.在焊接中采用以下举措来降低产生再热裂纹的倾向：a限制母材和焊材化学成分,特别是要限制V、T、Nb等碳化物形成元素的含量；b采用高温塑性优于母材的焊接材料；c将预热和层间温度限制在 200250C:d采用低的热输人的焊接工艺和方法缩小焊接过热区,细化晶粒；e选择合理的热处理工艺,预防在敏感温度区内停留较长的时间.1.3回火脆性铭铝钢及其焊接接头在 350-500C温度区间长期运行过程中可能发生剧烈脆变现象.

5、一般认为,钢的回火脆性与钢中等杂质含量有密切关系.这些杂质主要是钢中的P、As、 SbSn等剩余元素在奥氏体品界偏析并引起晶界弱化引起,同时也与促进淬火脆性的Mn、Si元素有关系.其综合影响用脆性指数来表示.对于焊缝金属X= ( 10P+55b+4Sn+As )x10 (ppm)2焊接评定试验本次焊接评定试验主要是根据JB4708-2000?钢制压力容器焊接工艺评定?及所承制的产品的技术条件进行的.2.1 焊材的选用焊材的选择的基木原那么是保证焊缝化学成分和力学性能与母材相当.为预防焊缝区冷裂纹及延迟裂纹的产生, 埋弧焊焊丝应选用低氢型和碱度较高的焊剂.通过比照选用了进口日本神钢的焊材,焊丝：

6、US521S,焊剂：PF-200.焊接试板的规格为106mm.US521SPF 200的熔敷金属的化学成分、力学性能见表3、4.M3 , US521S/PIF-200S熔敷金属的化与士成分陶元索CSiMnPSCrMoCuNi含母焊材数据0.180430950.0040.0012.421豆043 0.17旦验值0.0930.090出0.0012.1.口960.08fl.02表4 US521S/ PF-200的熔敷金属的力学性能工程数麻材厂 据数据(MPa) (MPa) (%)N540 620-760N17(J)N27(-29t)2.2 坡口的加工坡 口采用 机械加工, 坡 口参数见图 1对称坡口

7、 图1坡口参数2.3 预热与层间温度焊接前应将坡口周边400mm范围内预热至 200 250C,焊接时应保证层间温度在200-250C之间.2.4焊接标准焊缝层次简图见图2,焊接标准见表5.图2焊缝层次简图泉5焊接标准参数序号层数焊接 方法焊材规格 (mm)电源种 类极性电漉(A)电压(V)焊速(nifli )斋注1J1理64550-580外三30婢前清理20层双道仰550-600断算283255040030-32一2»序3炜的清粮打翳4名层名道理1550-60030-322456层双道爆55X00：3J32_246多屋多道煤5s(L6OO3(32242.5 焊后热处理本次评定试验的

8、试板的焊后热处理参数为:保温温度为690+14C,保温时间为140min.升温速度w 55C/h,降温速度w 80C/h,炉内缓冷.3评定试验结果及分析在热处理后的试板做了化学成分分析、拉力试验、弯曲试验、冲击试验及硬度检测等项目对焊接接头进行了检测.3.1 熔敷金属的化学成分焊缝金属的化学成分及脆性指数观表6.表6焊缱金厦的化学成分(%)及脆性指数C$二MuCrMoAsSbSn0J20,0040340.0120.872.230.9M0.00015厂 0 00029(0.00023X= ( 10P+5Sb+4Sn+A ) x 10%114PPrti<15PFm通过表6焊缝金属化学成分与表

9、 1母材的化学成分比拟,选用的焊材 US5213 PF -200 是与母材相当的.同时经过对焊缝金属的脆性指数的计算X=x102=12.4PPm<15PPm,因此焊缝金属不会产生回火脆性.3.2 ,拉伸试验拉伸试验包括了焊接接头的常温2(个)、高温拉伸(2个)；焊缝金属的常温(2个)、高温拉伸(2个).具体试验数据见表 1.襄7焊接接头拉伸性健敷据取样 位置试样尺寸(mm )杭拉强度Rjn ( MP4 )屈明强度(MPa)延伸率小 (%)新口位置褥注焊接接头49.6 x 25,2湖母材& =UJ8tlm分两展取相焊接接头49.1x248545用材娓接接头48,9 x 25.053

10、5母财焊接接头447x24.7540母材靖敷金属力5, G70450375173410tt炮般金属1 g L=70450r刖r 16.5410t捌R金属AtO, L=暹熔敷金反I .10, l-iu'7h0陶520.0常温从表1可以得出所选用的焊材形成的焊接接头、焊缝金属的常温和410C高温拉伸性能是符合产品技术要求,与母材的力学性能也是相当的.3.3 弯曲试验循环作用下,热影响区处于快冷非平衡态,冷却后总是保存更多的铁素体,从而导致双相不平衡,降低耐蚀性能.3.3.3 铁素体415C脆化双相不锈钢含有50%左右的铁素体,同样也存在 475C脆性,但不如铁素体

11、不锈钢那样 敏感.因此,结合3.2.2、 33.3项综合考虑,必须要求线能量适中.线能量偏小,快冷状态,铁素体会偏多；线能量偏大,延长在 475C脆性区间的冷却时间,导致脆化.弯曲试验做了焊接接头横向面弯、背弯各 2个.试验数据见表8.冲击试验共做了焊缝、热影响区、母材三组每组3个试样.具体试验数据见表93.5硬度检测硬度试验采用HV测量分别对焊缝、热影响区、母材进行了检测.检测的数据见表10.由弯曲检测、冲击试验以及硬度检测的数据可以看出选用焊材US52IS /PF- 200 是合理的.表8弯曲试睑数据弯曲类型弯轴苴径mm端宽度mm 试样厚度mm 弯曲角度口.结果横向背弯4s38全厚度180

12、无裂纹面穹蛤非全厚度1H0;无裂纹表g冲击试验数据试样尺寸mm 试样数量 个缺口位置缺口类型试验温度T冲击初 J备注10 w 10 x 551组理缝室温133： 133;9210x 10x 551组热影响区V6B； 226；2411周厚度处取样10x 10x551组母材_侬L &幺273表100度检测数据硬度试验石法给巢一履;98； 141； 135小测域 热影响区：159；门9I 母：陷 164； 1593.4冲击试验4新型耐蚀金属材料的焊接工艺要求4.1 904L超级奥氏体不锈钢中 16mmx 3mm管1 采用鸨极氧弧焊.2焊材选用ER385旱丝小1.6mm3施焊前,坡口与焊丝必须清理干净.4小电流、低电压、窄焊道、薄焊层、快速焊.5如要多层焊,层间温度0 60Go 6焊好后可以马上用水进行强制冷却.4.2 双相不锈钢2205 中219mm x 6mn<1 采用鸨极氮弧焊.2焊材选择ER220咖丝小2.4mm3舱焊前,坡口与焊丝必须清理干净.4线能量适中：电流过小,铁素体过量；电流过大,会导致脆化.5建议多层焊,层间温度0 150摄氏度以上为简单通用的焊接工艺要求,遇到具体情况,按需要可制定详细具体的焊接 工艺卡或方案.因焊接接头是一段管路的最薄弱的环节,耐