低合金钢15CrMo的合金管焊接

低合金钢15CrMo的合金管焊接

于文强

大庆油田装备制造集团焊接技术培训中心黑龙江大庆市163300

摘要：简要叙述了低合金钢15CrMo的焊接工艺,归纳了15CrMo耐热钢转油线的施工步骤和技术要点。

关键词：预热；热处理；15CrMo钢管;

联合站转油线因腐蚀减薄需要更换。该转油线材质为15CrMo，设计温度500℃，设计压力02.MPa，管线公称直径DN400-DN350mm，壁厚14mm。

15CrMo钢焊接难度较大，主要是由于热影响区硬化，在焊接时易出现裂纹和焊后冷裂纹，对焊接工艺要求较高。为此，在施工前进行了15CrMo钢管的焊接试验。

一、焊接方法和工艺参数

1.试验方案

选用φ377mm*14mm的钢管，采用氩弧焊打底，焊条电弧焊填充盖面，焊前预热250-350℃，焊丝为φ2.5mm的TIJ/R30L，保护气体为Ar,纯度≥99%。焊条为低氢钠型E5515-B2（R307）铬钼珠光体耐热钢焊条，填充焊条φ3.2mm，盖面焊条φ4.0mm。坡口为单面V型坡口，钝边1-2mm，对口间隙2-3mm。焊接位置为水平固定全位置焊，氩弧焊打底，焊条电弧焊盖面，焊条烘干温度380℃左右，恒温1h，使用温度56℃。氩弧焊打底工艺参数如下：钨极直径（mm)2.5毫米、钨极伸出长度（mm)6-8毫米、焊接电流（Ⅰ/Α）110-130安培、喷嘴直径（mm)8毫米、填充焊丝直径（mm)2.5毫米、氩气流量（L.min)10-15升每分钟。焊条电弧焊工艺参数如下：1、焊道填充层次2层焊条直径（mm)3.2毫米、焊接电流（Ⅰ/Α）90-120安培、电弧电压（U/V)21-24伏特、焊接速度（毫米每分钟）110-130毫米每分钟。2、焊道填充层次3层焊条直径（mm)3.2毫米、焊接电流（Ⅰ/Α）95-120安培、电弧电压（U/V)21-24伏特、焊接速度（毫米每分钟）110-130毫米每分钟。3、焊道填充层次4层焊条直径（mm)4.0毫米、焊接电流（Ⅰ/Α）140-180安培、电弧电压（U/V)21-26伏特、焊接速度（毫米每分钟）90-110毫米每分钟。

2.试验结果

按上述参数焊接、焊前预热、焊后热处理后，经X射线探伤，用电子式测硬度仪检验硬度，其力学实验结果全部合格。力学性能试验及硬度检验结果如下：一号试件断裂试验特征塑性断裂525兆帕，冷弯合格，硬度（HB)焊缝159热影响区149母材110.二号试件断裂试验特征塑性断裂510兆帕，冷弯合格，硬度（HB)焊缝116热影响区162母材114.

二、施工技术要求

2.1对原材料的要求：检查钢管出厂合格证书，并用光谱分析复验钢材材质，电焊条和焊丝必须有质量证明书，其熔敷金属的化学成分（质量分数）、力学性能等各项指标必须经验收合格后方可使用。

2.2要求焊前预热，焊后热处理，焊接要求采用氩弧焊打底，焊条电弧焊盖面。

2.3焊缝要求100%的X射线探伤，合格标准为JB4730-94，Ⅱ级为合格。

2.4安装临时支架时，严禁在转油线上临时点焊；焊接保温支撑圈后，应按正式焊口进行热处理及质量检查。

2.5热处理后检验焊缝，热影响区和母材硬度，焊缝及热影响区的硬度（HB）≤（母材硬度+100）。

2.6焊接施工期间采用远红外线测温计进行测温，发现温度低于要求时应随时加热。

3、现场质量控制

3.1管线组对质量控制

管口组对采用对口器对口，坡口形式同前，对口错边要求小于1mm，点固焊焊缝长度为30-40mm，点固焊缝焊接参数和正式焊接要求一样。

3.2焊接质量控制

（1）焊前预热：预热前先将热电偶用不锈钢丝绑扎在管口两侧，距坡口边缘15mm，热电偶顶部要紧贴焊件表面，并在顶部盖一块保温棉。然后缠绕绳形加热器至坡口两侧300mm，加热器以外150mm处包保温棉，加热器顶部暂不保温，通电加热至250-350℃，恒温10-15min,记录温度曲线。

（2）焊接区间预热：预热达到要求后，切断电源立即进行焊接，电阻丝不能拆下，焊接时严密监控道间温度，低于250℃时应立即通电加热。

（3）焊接过程中，如遇突然停电等特殊情况而中断焊接时，应对焊口进行保温缓冷，焊接前在进行预热。

（4）焊缝外观检查：焊接结束后立即检查外观质量，不能有气孔、裂纹、夹渣等缺陷，如有上述缺陷，应立即修补，咬边深度应小于0.5mm，咬边累计长度小于焊缝总长度的10%且不大于100mm。

3.3焊后热处理质量控制

（1）焊后热处理要求：经外观检查合格后，应立即将焊口用保温棉包好，待冷却到100℃，热电偶和加热器经检查整理符合要求后包上保温棉，接通电源进行加热，达到300℃时，以小于220℃/h速度升温，加热至650-680℃，恒温1h，然后以小于275℃/h速度降温至300℃时断电缓冷，记录下热处理曲线。

（2）焊接完毕，如遇突然停电或仪器故障，不能马上进行热处理时，应用火焰加热法进行350-400℃，15-30min的加热，然后保温缓冷，待条件具备时再进行热处理。

（3）必须保证每道焊口都有一根热电偶测温，且每道焊口的热处理曲线都要真实；热处理时，必须将管道两端的管口堵死以免通风，影响热处理效果。

（4）热处理过程中，要求人不离岗，如线路发生短路或仪表指示失灵时，应立即断电，防止焊口发生过热过烧。

（5）热处理检验要求：用电子式测硬度仪对热处理后的焊缝，热影响区、母材等部位硬度进行100%检查。焊缝及热影响区硬度（HB）≤（母材硬度+100）。如检查不合格，分析并找出原因，及时对不合格焊口进行热处理，再检查硬度，直到合格。

结论

（1）选择适当的预热温度和焊后热处理温度，消除了近缝区的淬硬现象，控制了软化区的软化程度。

（2）选择合适的焊接材料，使焊缝金属成分（质量分数）与母材成分相近，使焊缝金属与母材获得相同的物理性能和力学性能。

（3）采取适当的措施，在施工条件差，工期紧的情况下，可以有效保证管道焊接质量。

（4）两年来的使用表明，该焊接工艺可行，焊接质量可靠。