法蘭環(huán)焊接工藝編制及焊接

法蘭環(huán)焊接工藝編制及焊接任務要求1耐熱鋼的物理性能、化學性能、化學成分2分析耐熱鋼的焊接性3確定15CrMoR焊接方法、焊接材料15CrMoR的化學成分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的力學性能δb/MPaδs/MPaδ

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AKV/J15CrMoR450~590≥295≥19≥31耐熱鋼的焊接性碳當量計算可以通過化學成分確定的碳當量間接評判15CrMoR鋼的焊接性。根據(jù)日本JIS和WES推薦的碳當量公式：Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14(1)當Ceq=0.46%時,鋼材的淬硬傾向不明顯,其焊接性優(yōu)良;當Ceq=0.46%~0.52%時,鋼材的淬硬傾向逐漸明顯,其焊接時需適當采取相應的措施。當Ceq>0.52%時,鋼材的淬硬傾向強,屬于較難焊接的材料。將15CrMoR鋼的化學成分代入式(1)得:Ceq=0.14+0.47/6+0.21/24+1.1/5+0.53/4=0.58%可見,15CrMoR鋼有很大的淬硬性,如果沒有特殊的控制措施,很難避免焊接裂紋的出現(xiàn),同時返修焊接時拘束度大,易出現(xiàn)較大的拘束應力。耐熱鋼的焊接性1.熱影響區(qū)淬硬性及冷裂紋鋼的淬硬性取決于其中碳的質(zhì)量分數(shù)、合金元素種類及其質(zhì)量分數(shù)。低合金耐熱鋼的主要元素是Cr和Mo,能顯著提高鋼的淬硬性。如果在焊接時冷卻速度過快，則在焊逢及熱影響區(qū)形成對冷裂紋敏感的馬氏體和上貝氏體等組織。2.產(chǎn)生消除應力裂紋傾向低合金耐熱鋼對產(chǎn)生消除應力裂紋（再熱裂紋）傾向，主要取決于鋼中碳化物形成元素的特性及其質(zhì)量分數(shù)，同時還取決于焊接參數(shù)、焊接應力及熱處理工藝。低合金耐熱鋼中的Cr、Mo、V、Nb、Ti等元素屬于強碳化物元素，若結(jié)構(gòu)拘束度較大，那么在消除應力處理或高溫下長時間使用時，在熱影響區(qū)的粗晶區(qū)容易出現(xiàn)消除應力裂紋。3.熱影響區(qū)的軟化低合金耐熱鋼焊接接頭熱影響區(qū)存在軟化問題，其軟化區(qū)的金相組織特征是鐵素體加上少量碳化物，在粗視磨片上觀察到一條明顯的“白帶”，其硬度明顯下降。軟化程度與母材焊前的組織狀態(tài)、焊接冷卻速度和焊后熱處理有關(guān)母材合金化程度越高，母材硬度越高，焊后軟化程度越嚴重。焊后高溫回火不但不能使軟化區(qū)的硬度恢復，甚至還會稍有降低，只有經(jīng)正火+回火才能消除軟化問題。軟化區(qū)的存在對室溫性能沒有什么不利的影響，但在高溫長期靜載拉伸條件下，接頭往往在軟化區(qū)發(fā)生破壞。這是因為長期在高溫條件下工作時，蠕變變形主要集中在軟化區(qū)，容易導致在軟化區(qū)分裂。4.回火脆性Cr-Mo耐熱鋼及焊接接頭在350~500℃溫度區(qū)間長期運行過程中發(fā)生脆化的現(xiàn)象，稱為回火脆性。由于在回火脆性溫度范圍內(nèi)長期受熱后，雜志元素P、As、Sn、Sb等在奧氏體晶界偏析而引起的晶界脆性，此外，鋼中的Mn、Si會加劇回火脆性。因此對于基體金屬來說，嚴格控制有害雜質(zhì)元素，同時降低Mn、Si含量是解決回火脆性的有效途徑。針對上述焊接特性，焊接時應采取的措施：

15CrMoR鋼有很大的淬硬性，具有冷裂紋和再熱裂的趨向，焊接性較差，因此在焊接時要采取適當?shù)墓に嚧胧┖瓦x擇合適的焊接材料,并嚴格執(zhí)行才能避免焊接裂紋出現(xiàn)，需采取下列措施：預熱：預熱有利于減少一些焊接殘余應力和減少過熱區(qū)的硬化，同時還可減少擴散氫含量而減少延遲裂紋，提高預熱溫度對防止冷裂紋和再熱裂紋有效。及時進行焊后熱處理。焊接線能量的控制要合適。低強度焊縫的應用，目的是造成高塑性的焊縫金屬而減少近縫區(qū)的應力集中，有利于減少冷、熱裂紋。消除應力集中源。此焊縫不允許有咬邊及根部未焊透等缺陷，焊縫不宜過高。下料時首選機械加工方法。焊材要按制度進行烘干。15CrMoR焊接方法、焊接材料焊接方法低合金耐鋼焊接時一般選用焊條電弧焊，鎢極氬弧焊或熔化氣體保護焊和電渣焊，大厚度可選用埋弧焊，但常以焊條電弧焊為主，埋弧焊和氣體保護焊的應用也越來越多。在生產(chǎn)中為了減少焊縫中的缺陷,提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量,降低成本,生產(chǎn)中主要采用焊條電弧焊和埋弧焊。焊接材料根據(jù)JB/T4709-2000《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》的要求，焊接材料選用原則如下：應根據(jù)母材的化學成分、力學性能、焊接性能，并結(jié)合壓力容器的結(jié)構(gòu)特點、使用條件及焊接方法綜合選用焊接材料。15CrMoR是專用的鉻鉬基低合金珠光體耐熱鋼,在此設備中主要用于抗氫腐蝕，在焊接材料選擇上,除滿足上述條件外必須保證焊縫金屬性同母材匹配,化學成份同母材相近，含碳量往往比母材低一些較好。根據(jù)JB/TJB/T4709-2000選擇與母材相匹配的R307焊條。焊條的化學成分見表。元素含量（%）CMnSiPSCrMo焊條：R307≤0.120.50~0.90≤0.50≤0.035≤0.0351.00~1.500.40~0.65