火管異種鋼焊接方法改進

1、.火管異種鋼焊接方法改進火管異種鋼焊接方法改進邵強趙文廣大慶油田慶升實業(yè)公司黑龍江大慶163000摘要:本文從加熱爐煙火管制造過程中遇到的15CrMoR20R異種鋼焊接問題入手,結合兩種鋼材的焊接特性和結構特點,對兩種鋼材相焊的工藝方法進行了分析探討,制定了切合宴際的工藝方案,解決施工難題.關鍵詞:異中岡;焊接;分析探討;堆埤前言在為大慶油田有限責任公司制造的加熱爐設備中,大部分的火管中間都含有1800mm長15CrMOR一節(jié)板材.火管是加熱爐主要部件之一,主體材料為20R,中間段含有15CrMoR短節(jié).此部件在制造過程中,對施焊條件的要求較為苛刻,所有零部件的焊接均需在預熱150一2OO的條

2、件下進行,施工難度很大.然而,考慮到此部件要長期在高溫狀態(tài)下運行,從15CrMOR與20R焊接性能不同入手,采用堆焊方法進行焊接,再與主體20R材料的整體焊接的結構型式,從而解決了焊性差的問題.為設備投產(chǎn)后的安全運行奠定了基礎.1難點分析15CrMOR與20R兩種材質(zhì)焊接性能截然不同.15CrMoR是以C卜MO為基的低合金珠光體耐熱鋼.焊接時產(chǎn)生冷裂紋的傾向較大(包括熱影響區(qū)和焊縫金屬),而且裂紋往往帶有延遲性.預防冷裂紋產(chǎn)生的主要措施除嚴格選擇低氫型焊接材料,并嚴格執(zhí)行烘干制度外,還必須在施焊前對母材進行預熱,施焊過程中保待較高的層問溫度,以及焊后立即進行消氫處理.兩種鋼材化學成分及機械性能

3、如下表所表1:15CrMoR與20R化學成分分析表f-<0zo40-J0.15-一一I一一一一s.030j如035,5CrM.1,2.-40.-j015-.一0.45-lfj一一s0030l-<0030表2:15CrMoR與20R機械性能分析表拉伸試驗沖擊試驗箍牌號交貨厚度狀態(tài)mm抗拉強日溫度V型b=2a變MPa蘆a;中擊功熱軋控400s245-<2518031D=2a2OR軋式正616520火15CrMoR正火加6-60450回火590S295E192031D=3a此外,兩種材料在線脹系數(shù)等物理性能方面也相差甚遠,使得在兩種材料組焊后,造成較大的拘束

4、應力,從而增加了焊接過程中熱裂紋產(chǎn)生的傾向.如何將這樣兩種焊接特性截然相反的材料組焊在一起,并使焊后焊縫檢測達到標準要求,是我們要探討解決的問題.2,組焊工藝的探討首先,針對兩種材料的焊接特性及設計技術條件的要求,作了焊接工藝評定,且對產(chǎn)品進行了組對焊接.焊接工藝參數(shù)如表3與表4所不表3:焊接工藝參數(shù)表焊焊接焊接填充金屬焊接電焊接電壓焊接速度接層次方法牌號直徑流(A)fV1fm/h)規(guī)外1焊條電J427巾321002027程弧焊及2焊條電J427中321302454參弧焊焊條電數(shù)3J427巾321102248弧焊表4:焊接工藝參數(shù)表焊焊接焊接填充金屬焊接電焊接電焊接速度接層次方法牌號直徑流(A

5、)壓(V)(m/h)規(guī)埋弧自H08MnA中407103824程外動焊及參內(nèi)埋弧自H08MnA中406203520數(shù)動焊根據(jù)以上工藝參數(shù)實施焊接,發(fā)現(xiàn)焊接工藝評定所選用數(shù)據(jù)參數(shù)不能完全滿足焊接檢測要求,其原因是,在焊接工藝評定過程中,分別按照兩種材料的焊接特點,采用不同的工藝方法,組對時先將15CrMoR的板材預熱到150一20O,然后用選擇好的焊材將兩塊不同材質(zhì)的板料點焊在一起,如圖1所示:己0圖1:試板焊接示意圖由于兩塊試板處于自由狀態(tài),組對時沒有拘束,施焊時也是自由的,并且在工藝參數(shù)上基本可以滿足各自的焊接特性,評定后焊縫的化學成份,機械性能等項要求,均滿足了施工技術條件的規(guī)定.而在產(chǎn)品實

6、際的施工過程中,兩種材料工件的狀況與工藝評定試板不同,15CrMoR工件的幾何尺寸800×14mm,長度為1800mrn,最大最小直徑差為8mm;2OR工件的幾何尺寸為800×12mm,長度為2650mm,最大最小直徑差為8mm,如圖2所不圖2:堆焊焊接示意圖兩種材料工件的剛性極強.按照焊接工藝評定提供的方法,組對時,先將15CrMoR,U端184scIENcE&TEcHNOL0GYFORDEVELOPMENT口部分進行預熱,達到要求的溫度后與20R組對點焊.點焊后不久,當15CrMoR側冷下來,焊點出現(xiàn)了裂紋,反復幾次,結果依然相同.這使得后面的焊接無法進

7、行.針對這種情況,結合兩種材料的焊接特點和工藝評定中有益的內(nèi)容,同時參照有關材料,制定出了相應的施焊方案.經(jīng)過實際產(chǎn)品的試驗,較好地解決了上述存在的問題,成功地實現(xiàn)了這兩種材料的焊接.組焊工藝的主要內(nèi)容介紹.組焊的主要程序是:先在15CrM0R材料的工件上,用選定的過渡焊材和20R的同種焊材J427堆焊出個過渡段,然后再將20R材料用H08MnAR動焊與過渡段組焊.合理應用堆焊技術以實現(xiàn)15CrMoR和20R兩種不同特性的材料更優(yōu)質(zhì)的焊接.這樣就可以成功地避開兩種材料直接組焊時,15CrMoR材料的焊前預熱,焊后的后熱處理及施焊過程中高層間溫度的要求.2.1具體的施焊步驟是:(1)將15CrM

8、oR材料的筒節(jié)與20R材料組對焊縫的端1:3處,用砂輪打磨致見金屬光澤.然后用加熱器對端部150mm范圍內(nèi)進行預熱,預熱溫度為150一20O.局部預熱范圍應從焊縫邊緣開始,如果不預熱或預熱不徹底,將會在焊點周圍產(chǎn)生微裂紋,由于應力集中,促使裂紋擴展造成破壞.當用測溫儀測得溫度達到要求后,開始用焊接工藝選定好的焊材對端口表面進行堆焊.先用過渡層焊材進行第一層堆焊,焊后進行后熱處理并在冷卻后對過渡焊層表面進行滲透探傷,在確認沒有缺陷時,開始用20R同種焊材繼續(xù)進行堆焊.每堆焊一層做一次檢驗,直到堆焊層的厚度滿足810mm為止.(2)對堆焊層部分用砂輪進行修整,并按工藝要求打磨出焊縫坡口,然后與20R組對.組對時調(diào)整好組對間隙和對口錯邊量,注意避免強力組對,以減少拘束力對焊接過程的影響,從而避免焊接時熱裂紋的產(chǎn)生.(3)此時的焊接是20R材料之間進行的焊接,施焊時應滿足20R材料焊接特性的要求.盡量減少熱量的輸人,采用小電流,多層焊,保持適當?shù)暮附铀俣?并注意將層問溫度控制在150左右.每施焊一層作一次檢驗,直到焊縫焊滿為止.(4)施焊完畢后,對焊縫部位進行了100%射線檢驗.3,結束語在現(xiàn)代化工容器的制造