法兰环焊接工艺编制及焊接

法兰环焊接工艺编制及焊接任务要求1耐热钢的物理性能、化学性能、化学成分2分析耐热钢的焊接性3确定15CrMoR焊接方法、焊接材料15CrMoR的化学成分C/%Si/%Mn/%P/%S/%Cr/%Mo/%15CrMoR0.12-0.180.15-0.400.4-0.7≤0.035≤0.0350.80-1.200.45-0.6015CrMoR的力学性能δb/MPaδs/MPaδ

5/%

AKV/J15CrMoR450~590≥295≥19≥31耐热钢的焊接性碳当量计算可以通过化学成分确定的碳当量间接评判15CrMoR钢的焊接性。根据日本JIS和WES推荐的碳当量公式：Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14(1)当Ceq=0.46%时,钢材的淬硬倾向不明显,其焊接性优良;当Ceq=0.46%~0.52%时,钢材的淬硬倾向逐渐明显,其焊接时需适当采取相应的措施。当Ceq>0.52%时,钢材的淬硬倾向强,属于较难焊接的材料。将15CrMoR钢的化学成分代入式(1)得:Ceq=0.14+0.47/6+0.21/24+1.1/5+0.53/4=0.58%可见,15CrMoR钢有很大的淬硬性,如果没有特殊的控制措施,很难避免焊接裂纹的出现,同时返修焊接时拘束度大,易出现较大的拘束应力。耐热钢的焊接性1.热影响区淬硬性及冷裂纹钢的淬硬性取决于其中碳的质量分数、合金元素种类及其质量分数。低合金耐热钢的主要元素是Cr和Mo,能显著提高钢的淬硬性。如果在焊接时冷却速度过快，则在焊逢及热影响区形成对冷裂纹敏感的马氏体和上贝氏体等组织。2.产生消除应力裂纹倾向低合金耐热钢对产生消除应力裂纹（再热裂纹）倾向，主要取决于钢中碳化物形成元素的特性及其质量分数，同时还取决于焊接参数、焊接应力及热处理工艺。低合金耐热钢中的Cr、Mo、V、Nb、Ti等元素属于强碳化物元素，若结构拘束度较大，那么在消除应力处理或高温下长时间使用时，在热影响区的粗晶区容易出现消除应力裂纹。3.热影响区的软化低合金耐热钢焊接接头热影响区存在软化问题，其软化区的金相组织特征是铁素体加上少量碳化物，在粗视磨片上观察到一条明显的“白带”，其硬度明显下降。软化程度与母材焊前的组织状态、焊接冷却速度和焊后热处理有关母材合金化程度越高，母材硬度越高，焊后软化程度越严重。焊后高温回火不但不能使软化区的硬度恢复，甚至还会稍有降低，只有经正火+回火才能消除软化问题。软化区的存在对室温性能没有什么不利的影响，但在高温长期静载拉伸条件下，接头往往在软化区发生破坏。这是因为长期在高温条件下工作时，蠕变变形主要集中在软化区，容易导致在软化区分裂。4.回火脆性Cr-Mo耐热钢及焊接接头在350~500℃温度区间长期运行过程中发生脆化的现象，称为回火脆性。由于在回火脆性温度范围内长期受热后，杂志元素P、As、Sn、Sb等在奥氏体晶界偏析而引起的晶界脆性，此外，钢中的Mn、Si会加剧回火脆性。因此对于基体金属来说，严格控制有害杂质元素，同时降低Mn、Si含量是解决回火脆性的有效途径。针对上述焊接特性，焊接时应采取的措施：

15CrMoR钢有很大的淬硬性，具有冷裂纹和再热裂的趋向，焊接性较差，因此在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出现，需采取下列措施：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。及时进行焊后热处理。焊接线能量的控制要合适。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。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，焊缝不宜过高。下料时首选机械加工方法。焊材要按制度进行烘干。15CrMoR焊接方法、焊接材料焊接方法低合金耐钢焊接时一般选用焊条电弧焊，钨极氩弧焊或熔化气体保护焊和电渣焊，大厚度可选用埋弧焊，但常以焊条电弧焊为主，埋弧焊和气体保护焊的应用也越来越多。在生产中为了减少焊缝中的缺陷,提高生产效率和质量,降低成本,生产中主要采用焊条电弧焊和埋弧焊。焊接材料根据JB/T4709-2000《钢制压力容器焊接规程》的要求，焊接材料选用原则如下：应根据母材的化学成分、力学性能、焊接性能，并结合压力容器的结构特点、使用条件及焊接方法综合选用焊接材料。15CrMoR是专用的铬钼基低合金珠光体耐热钢,在此设备中主要用于抗氢腐蚀，在焊接材料选择上,除满足上述条件外必须保证焊缝金属性同母材匹配,化学成份同母材相近，含碳量往往比母材低一些较好。根据JB/TJB/T4709-2000选择与母材相匹配的R307焊条。焊条的化学成分见表。元素含量（%）CMnSiPSCrMo焊条：R307≤0.120.50~0.90≤0.50≤0.035≤0.0351.00~1.500.40~0.65