低合金钢焊接技术总结修改版

1、15CrMo低合金钢焊接技术总结李向明摘要：文章通过对15CrMo低合金钢钢材焊接性差的原因分析，总结了在施工现场对其施焊的焊接技术难点和技术控制点。关键词：15CrMo低合金钢； 焊接性； 焊接材料； 焊前准备； 焊后热处理由中冶天工机电分安装公司离石工程项目经理部承揽的20万吨/年甲醇工程中精脱硫转化、混合气压缩水解及甲醇合成等工段的部分管道采用15CrMo低合金耐热钢作为工艺介质的连通载体。在实际使用中15CrMo钢因其具有良好的工艺性能被广泛应用于化工和其它行业是耐热钢（实际设计参数见表1）。它的含Cr量比1CrMo钢高，因此在500550下有较高的持久极限当温度超过550时，蠕变极限

2、显著下降在450时松弛稳定性良好。故15CrMo钢在焊前需预热至150200，焊后650700回火处理 表1、20万吨/年甲醇精脱硫转化工段设计参数管段号管道等级设计温度设计压力MPa管材规格材质标准流体介质LS-60607GC234500.66无缝管159*615CrMoGB6479-2000蒸汽LS-60608GC234654.2无缝管159*715CrMoGGB5310-1995蒸汽MS-60608GC234654.2无缝管219*915CrMoGGB5310-1995高压蒸汽PG-60606GC213952.69无缝管426*1015CrMoGB6479-2000工艺气体PG-6063

3、7GC212892.69无缝管325*915CrMoGB6479-2000工艺气体目前在耐热钢焊接结构生产中常用的焊接方法有：手工电弧、埋弧自动焊、熔化极气体保护焊、电渣焊和钨极氩弧焊等。结合现场实际焊接条件与工艺要求15CrMo低合金耐热钢采用氩电联焊。钨极氩弧焊优点是焊接气氛具有超低氢特点，焊接低合金耐热钢时可相应降低预热温度，故合金耐热钢管道焊道采用氩弧焊打底，手工电弧焊盖面。详细的焊接工艺如下：一、钢的焊接性15CrMo钢系珠光体组织耐热钢，在高温下具有较高的热强性（b440MPa）和抗氧化性，并具有一定的抗氢腐蚀能力。由于钢中含有较高含量的Cr、C和其它合金元素，钢材的淬硬倾向较明显

4、，焊接性差。15CrMo钢的化学成分如下：C：0.16%，Si：0.27%，Mn：0.55%，Cr：0.95%，Mo：0.50%，S0.40%，P0.035%，其碳当量（按国际焊接协会11W）推荐的公式：CeqCMn/6（CrMoV）/5（NiCu）/150.545%根据经验：当Ceq0.4%时，焊接接头淬硬倾向大，可能出现冷裂纹，而15CrMo钢的Ceq值达0.545%，故15CrMo钢的淬硬倾向大，焊接性差，根据金属熔焊原理及工艺第42页裂纹指数公式:（2）Psr=Cr+Cu+2Mo+10V+7Nb+5Ti-2,当Psr0时，易发生再热裂。现将此合金钢的化学成分代入公式（2）中得15CrM

5、o钢材再热裂纹指数的Psr=0.16。说明钢材本身就有再裂纹倾向，因此15CrMo钢焊接时要采取适当的工艺措施和选择合适的焊接材料，并严格执行才能避免焊接裂纹的出现，须采取如下措施：1、预热，预热有利于减少一些焊接残余应力和减少过热区的硬化，同时还可减少扩散氢含量而减少延迟裂纹，提高预热温度对防止冷裂纹和再热裂纹有效；2、及时进行焊后热处理；3、焊接线能量的控制要合适；4、低强度焊缝的应用，目的是造成高塑性的焊缝金属而减少近缝区的应力集中，有利于减少冷热裂纹；5、消除应力集中源，此焊缝不允许有咬边及根部未焊透等缺陷，焊缝余高保证在03mm范围内且不宜过高；6、下料首选机械加工法，也可采用气割，

6、在此我们选用气割法下料；7、焊材要按要求烘干到位；8、焊工必需具备相应材质的焊接资质施焊。二、焊接材料的选用低合金耐热钢焊接材料的选择原则为：焊缝金属的合金成分与强度性能应基本上与母材相应指标一致，或应达到产品技术条件提出的性能指标，但如果焊件在焊后需经退火、正火、热成形等热处理或热加工，则应选择合金成分或强度等级较高的焊接材料。为提高焊缝金属的抗热裂能力，焊接材料中碳的总含量应控制在略低于母材的碳含量（最好控制在0.08%0.12%范围内，如含碳量过低，长时间的焊后热处理，会促使铁素体的形成，导致韧性的下降。故手工电弧焊焊接材料选用R307焊条，氩弧焊选ER-80S-B2 （H08CrMnS

7、iMo）焊丝，其各自得化学成分见下表：元素含量（%）CMnSiPSCrMoR3070.120.500.900.500.0350.0351.001.500.400.65ER80S-B20.050.70.40.0250.0251.20.5三、焊前准备1、焊前管道两端端口封堵，防止空气在管内流通，引起偏弧现象，坡口开V型坡口，对口间隙为3mm，钝边量2mm，单边30°，用气割枪修出坡口后，再用角向砂轮打磨，打磨深度24mm，直至露出金属光泽，然后对坡口进行100%渗透探伤，保证钢管、管件坡口无裂纹、夹层等缺陷。 焊前清洁坡口，坡口两侧各30mm范围内不得有油性物质、锈斑、氧化皮等杂质。采用

8、手工钨极氩弧焊沿园周均匀点焊六处，每处点固长度应不小于20mm。2、焊条按规范进行烘烤，R307（直径3.2、4.0）烘干温度：350400，保温1-2小时。烘干后放入100150的保温筒内，随用随取，并做好焊条的发放记录。ER-80S-B2焊丝烘干温度：300 ， 保温时间2h。3、焊前预热： 采用中性火焰均匀加热至150200。 加热范围：焊口两侧各50mm。预热温度先用测温笔粗略判断试件表面的的温度（以笔迹颜色变化快慢进行估计），最后用半导体点温计测定，测量点至少应选择三点，以保证试件整体均达到所要求的预热温度。 四、焊接工艺参数焊接时，第一层采用手工钨极氩弧焊打底（直流正接），为避免仰

9、焊处焊缝背面产生凹陷，送丝时采用内填丝法，即焊丝通过对口间隙从管内送入。其余各层采用焊条电弧焊（直流反接），共焊3层，每个焊层一条焊道。层间温度应不低于150，且必须保证每道焊口（三层焊道）一次性焊接完毕，焊后应立即采取保温缓冷措施。如若遇到特殊情况导致焊接间断时，焊工必须重新将焊道预热至150-200，再进行焊接。焊后及时进行焊后热处理，完后对管口进行100%射线探伤，合格等级为级。 如有缺陷，应立即返修，但最多只能返修两次。 返修的焊接工艺同上。焊接工艺参数表焊道名称焊接方法焊接材料焊材规格/mm焊接电流/A电弧电压/V预热及层间温度打底层钨板氩弧焊ER80S-B2L2.411012填充层

10、焊条电弧焊R3073.2100-1202224150盖面层焊条电弧焊R3074.0160-1802527150五、焊后热处理对于低合金耐热钢来说，焊后热处理的目的不仅是消除焊接应力，而且更重要的是改善金属组织，降低焊缝及热影响区硬度，提高接头的高温蠕变强度和组织稳定性，达到提高焊接接头的综合力学性能的目的。由于低合金耐热钢在370565温度区间长期运行过程具有回火脆性，因此在选择热处理工艺时，一定要避免在此温度区长期停滞。对于热处理温度的选择，各国制造法规对其要求不一。我国JB/T4709-2000推荐温度为600，其它规范推荐为640-680，为此我们依据山西科学技术出版社出版的焊接技术手册

11、中低合金耐热钢的焊接工艺，选择确定焊接接头焊后热处理温度为（640±20）。热处理的工艺为：升温速度为200/h，升到640保温1小时15分钟，降温速度100/h，降到100后空冷。具体采用JL-4型履带式电加热器（1146×310）包绕焊缝或用液化气采取避风、封闭措施均匀加热，后用硅酸铝棉层保温，保温层厚度50mm，温度控制采用测温笔进行控制。温控阶段图形表附注：在15CrMo低合金耐热钢焊接前，依据上述焊接工艺进行焊接工艺评定试验。试件采用D377×10，L=200mm，焊前对试件进行预热，预热方式采用中性火焰均匀加热，预热温度150-200，焊接过程中严格控

12、制道间温度不低于150，为防止中断焊接而引起试件的降温，施焊时应由二名焊工交替操作，焊后应立即采取保温缓冷措施。 焊后及时进行热处理，热处理的工艺为：升温速度为200/h，升到640保温1小时15分钟，降温速度100/h，降到100后空冷。具体采用JL-4型履带式电加热器（1146×310）包绕焊缝或用液化气采取避风、封闭措施均匀加热，后用硅酸铝棉层保温，保温层厚度50mm，温度控制采用测温笔进行控制。上述焊接工艺的总结是我们经过查证各类资料，与有相关焊接技术资质的工人师傅多年的现场焊接经验相辅相融所作的专项技术总结，施工完毕后各类指标均符合规范及相关标准的要求，所以我们希望我们的技术总结能给大家带来更好的技术指导，以防止我们走更