高温管道10crmo910钢焊接性分析.pdf

《高温管道10crmo910钢焊接性分析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高温管道10crmo910钢焊接性分析.pdf（2页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、We l d i n g T e c h n o l o g y V o l 3 0 N o 1 F e b 2 0 0 1 压力容器及结构件的焊接 -4 3 立章编号 ：1 0 0 2 0 2 5 X( 2 0 0 1 ) 0 l 一 0 0 4 3 0 2 高 温 管 道 1 0 C r Mo 9 1 0钢 焊 接 性 分 析 刘东虹 ( 新疆 电力公 司 焊接培训 中心 ，新曩 乌鲁木 齐 8 3 0 0 1 1 ) 摘 要：对 l O C r Mo g l O钢 大径 菅对接 接头进行 工艺焊接性 分析 和间接估算，确定萌铜采 用 T I G S M AW 方法 ，严格执行 正确的焊接

2、工 艺措施 经过焊接工艺、性 能的评 定试验 ，各项桂洲指标均夸格，验证 了谊铜焊接性 能良好 ，可获得优质的焊接接头。 关调：1 0 C r M o g l 0钢管； T I G S M A W； 焊接性；舟析 中围分类号 ：T G 4 4 4 7 4 立献标识码 ：B I O C r M o g l O钢 为前 西德 耐 热铜 ，执行 标准 D I N 1 7 l 7 5 5 4 0 的汽轮机 主蒸汽管道及锅 炉高温过热器 中。为掌握该 铜 5 9 ，属 2 2 5 C r Mo 钢 ，在供货状态下有 贝氏体 + 铁 索体组 织 。 的焊接性 ，必须进行工艺性验证。通过工艺评定证明 只要严

3、 新 疆大 机组采用厚 壁 的 I O C r M o g l O钢管 用 于工作 温度 低于 格执行焊接工艺措施 ，该钢焊 接性能 良好 可获得优 质接头 。 衰 1 1 0 Cr Mo g l 0钢化学成分 I ) 与力学性 蕾 1 1 0 Cr Mo g l 0钢 焊 接 时存 在 的主 要 问题 1 1近齄 区冷 裂 纹 1 O C r Mo 9 1 O钢 含有 2 2 5 C r 、1 Mo，冷 却速度 过 大 ， 可能形成马氏体 比率较高 的淬硬组 织 ，加之氢 的扩散聚集和较 大应力叠加 ，容易引起近缝区冷裂纹。预热 能减慢玲却速度 利于氢 的逸 出 ，减少 焊接应 力 ，焊齄

4、附近 基本形 成贝 氏体组 织 ，能 防止玲裂纹产生。 1 2 具有弧坑裂纹 和根部裂纹倾 向 要求第一层打底焊缝厚些 ，填满弧坑 ，以保证焊接质量 。 1 3再 热 裂 纹 该钢在高 温运行 中，再热裂纹产生 于热影响区的粗晶区 一般在 5 0 07 0 0形成 ，但该铜在 5 4 0 以下运行 ，其镀感 性报低 ，采用 焊前 预热 ，控制道问温度 ，再热裂纹可以抑制 。 1 4回火 脆 性 由于接头在 3 5 0 5 0 0 回火脆化温度 内受热 ，铜中杂质 在奥 氏体晶界偏 析 ，引起 晶界脆化 及 Mn 、S i 等促进 回火脆化 的元 素存在 产生 回火脆 性 ，而钢 中古 l Mo

5、腿防止 回火脆 性 ，焊接 时控制杂质 ，降低 M n 、S i 质量分数 ，选用低 回火脆 性 的焊条 R 4 0 7和氲弧 焊墼 T I G - R 4 0是解决脆化 的有效措施 。 收稿日期：2 0 0 0 - 0 3 胛；修订日 期 ： 2 0 0 0 - 1 2 2 0 作者筒介：刘东( 1 9 6 7 -) ，女，太专毕业，焊接工程师，现在新疆电力公司焊接培训中心任技术检验科科长 2 2 0 h ) 。在现场施 工条件下 ，由于管道壁厚较大 管道传 热快 ，造成热处理温度分布不均匀 ，内外壁温差大( 最小时为 7 0 ) ，故采用增加 外壁保温棉宽度 ，增加 内壁保温堵头 ，将加热

6、 时间适当延长 的方法 ( 实际时间达 7 h ) ，使内外壁温差控制在规 范要求 内( 5 0 ) ，同时可使熔化区的冲击韧性提高 ，硬度值下 降 ( 表 5 ) 。 衰 5 硬度值( H V ) r 2 9 2 I 2 7 7 焊后热处理温度 c c 7 3 5 j 7 6 0 保温时间 h 4 2 5 I 2 2 5 4 2 5 ( 2 ) 焊接工 艺要求 由于 1 “ 9 1 铜 的高 蠕变强 度来 自非共格 N b 、V( C 、N) ，因而焊接 时必须 防止 N b 、v等合金 元素的烧 损 采用 背部充担保护 ，且至少保 持到前三层完成 。由于现场 安装 的管道较长 ，采用整体充

7、 氩保护效果不好 ，故 采用 焊 口局 部充 氲 的 方法 。 控制焊 接区组织 转变的 过程是焊接质 量控 制的关键 ，因 此 ，应严格控制道 问温度及热输入。焊接过程 中，热输 八应控 制在 1 01 7 k I c mo ( 3 ) 焊接质量控制为 了有效控 制工程质量 ，采用 了焊接 工程师 现场监 控的方式 以保证 焊接工艺 规程有 效的贯彻 执 行 。并 不断分 析焊接 、热处理 、无损 检验 中出现 的问题 。此 外 为 了保证背部充氩效果 ，特制了局部充氲装置。 3结 论 采用该 焊接工艺 焊接 的接 头 ，室 温下 的 冲击 韧性 平均为 5 0 J 大 于 国外 试验 结果

8、 3 4 J ，抗 拉强度 、屈服强 度远 大于 O R N L给定值 ，硬度 值也在 H V 2 5 0以下 ，由此证 明该 工艺可 行 、实用 。 参考立献： 1 】 中国机械工程学会焊接学会 焊接手册 ( 第二 卷) M】 北京 ：机械 工业 出版社 ，1 9 9 2 2 】 周振车 ，张文锇 焊接请盘与金属 焊接性 MI 北 京 ：机械工业 出 版社 ，1 9 8 8 维普资讯 http:/ 4 4 压力容器及结构件的焊接 焊接技术 2 0 0 1 年 2月第 3 0卷第 1 期 2 1 0 Cr Mo g l 0钢焊 接工艺评定豆分 析 2 1 l O C r Mo 9 1 0钢工艺

9、焊接性 间接估算法 2 I 1碳 当 量法 由 国 际 焊 接 学 会 推 荐 公 式 计 算c 町：0 1 1+ 0 436 + t 2 0 8+ 0 9 3 ) 5 =0 7 9 知 ，诚 钢 焊 接 性 较 差 ，淬 硬 倾 向 大 ，易产生玲裂纹 ，需采取预热 、控制线能量 、焊后疆净 和热 处理等工艺措施 。 2 I 2冷 裂纹 敏感 系数 碳当量法只考虑了钢材的化学成分 ，忽略了板厚 、焊鞋 氢 古 量等 ，根据 钢材焊 接冷裂纹敏感 系数只： c+s i 3 o+ Mn 2 0+ C u 2 0+Ni 6 0+Cr 2 0+Mo 1 5+VI O+5 B+I* 6 0 0+ H】

10、 6 0 ) ( =3 2一， H】= 1 05 0 ) mL1 0 0 g) ，得 ： 4 3 3 ，说 明该钢焊接玲裂纹倾 向大。 2 1 3焊前预热温度 在斜 Y坡 口对接 裂纹试验 时 ，防止裂纹 的最低 预热 温度 =1 4 4 0 一3 9 2=2 3 1 5 2 。考虑实 际生产 中温 度的不均 匀性和时间不足等 因紊 ，预热温度定为 2 5 0 3 0 0。 2 2 l O C r Mo g l O钢焊接工 艺 2 2 1 评 定用试件坡 口形 式及焊接方法 工艺 评定试 验用 1 0 C r M o 9 1 0钢 管 ，规格 为 ,6 2 7 3 m H 1 3 2 一，长

11、3 0 0 m m，双 v形 坡 口对接 焊 ，坡 口形式见图 1 。 窜 15 田 1坡 口形式 焊前 将坡 口表 面 及 附近 内外 壁 1 01 5 m m 范 围 内的油 锈 、污物 清理干净 露 出金 属光泽 。采 用手 工鹤极 氲弧焊打 底 、电弧焊填层盖面方法。 2 2 2焊 接材 料 选 用 。 以化学成 分相 当为原则 ，焊丝 T I G R 4 0 ， 2 5 m m；焊条 R 4 0 7 ， ( 3 24 0) mm，鹌 极 WC o - 2 0， 5眦，氢 气 纯 度 9 9 9 9 。焊前焊条在 3 0 03 5 0烘干 2 h，焊丝除油去锈 。 2 2 3焊接 工艺

12、参数 为利 于细化晶粒 ，改善显微组织 ，提高冲击韧性确定出合 适的焊接工艺参数 ，见表 2 。 裹 2焊接工艺敲 焊层 焊接 焊条( 丝) 牌号 焊接电流 电孤电压 焊接速度 道号 方 法 厦规格 I ， V ( 一一 mi n 。 。 ) 丌oR4 O 直流正接 1 1 21 6 1 0 01 1 0 6 2 5 m m 8 01 R 4 o 7 直流反接， 2 D 2 02 5 8 0I 】 0 2一 1 0 0 I 1 0 R 4 O 7 直流反接 ， 37 D 2 02 5 8 01 0 0 0一1 5 0 1 7 0 2 2 4操 作 要点 钨极氲弧焊打底时 ，采用接触 弓 I 弧

13、 ，水平 固定位置 。焊接 时采用短弧焊 ，焊嘴与焊件表面 间距不超过 1 0 m m。应提 前送 气 ，滞后停气 ，收弧可采用减少 焊接 电魄 或减慢焊速 多加焊丝 法完成 。焊条电孤焊时注意道 间清理检壹 ，以 防止产生气孔 、 夹 渣 等 缺 陷 ，如 有 缺 陷应 立 即铲 除 重焊 。 2 2 5注 意 起弧 、运 条 和收 弧 质 量 起弧和收弧在坡 r a 两侧处 ，收弧时将 孤坑 填满 ，以小参数 多道 焊 为宜 。 2 2 6对 2 7 3一x3 2一瞥的焊接应将焊 口一次焊完 ，使 焊件始终保持在一定温度 ( 一般为预热温度) ，利于改善焊接性 和 氢 的 逸 出 。焊 接

14、 时 ，两 人 同时 对 称 施 焊 ，并将接 头位置错 开 ，防 止 焊缝 局部 温度 过 高 ，控 制 道 间 温 度 在 3 0 0 左 右 2 2 7 整个 焊 口全 部焊完后 ，立即用石棉 布覆盖焊缝及近缝 区援 冷 。一 方 面可 减 少 淬 硬 倾 向 ，另 一方 面起 消 氢 作 用，对 防 止 冷 裂 纹 是 有 利 的 焊 后 进 行 7 2 07 5 0 高 温 回火 热 处 理 热处理宽度为焊缝两侧 8 01 0 0 m m，以消除焊接残余应力，改 善组织 ，提高接 头 的综 台力学性 能 ，降低焊 缝及热影 响医硬 度 。经热处理后接 头硬度值为 H B 2 5 5

15、。l O C r M o 9 1 0钢古有强碳 化物形成元素 ，未热处理时粗晶匿和焊缝组织 为均匀粒状贝氏 体 +少量板条马 氏体 ，具有 高的持久 强度和松弛稳定性 ，经 焊 后热处 理 该 钢 的金 相组 织 为 焊缝 为 B粒 ，母 材 为 B粒 +F ，熔 合 区 为 B粒 见 图 2 田 2焊缝的盒相组织2 5 0 x 3觜 沦 ( 1 )通 过 对 l O C r Mo g l O钢 管 进 行 焊 接 工 艺 评 定 试 验 ，经 外观检查 、无损探伤 、断口检验 、力学性 能试 验、测定接头硬 度 、盎相分析 ，各 检测指标均合格 该 工艺可行。 ( 2 )对长期高温工作的火

16、电厂管道选 用 1 0 C r M o g l 0钢 ， 其抗 氧化性 、耐腐蚀性 和热强性均超 过 0 5 C r - O 5 Mo 钢 ，大大 提高了合金 钢的使用 温度 。 ( 3 )焊接采用热输 量高 的氲弧焊打底 ，选 用低 氢低碳 低 回火脆性 的焊接材 料 ，可有效 地 防止冷 裂纹及 热影响区硬 化 降低 回火脆性 。 ( 4 )通 过 采取 合理 的工 艺措施 ，可 降低再 热 裂纹 敏感 性 防止冷裂纹 的产 生 ，以获得最佳 金相组织 和力学性能 。该 钢被广泛用于火电站主蒸汽高温管道及高温过热器 。 参考文献： 【 l 】 周振丰，张文娥 焊接冶金与叠属焊接性 】 北京

17、：机械工业出 版杜 1 9 8 1 【 2 】 蒜伯蠡 金属焊接性基础 【 M】 北京：机械工业出版社 ，1 9 8 6 【 3 】 中国机械工程学会焊接学会焊接手册 ( 第 2 卷 ，材料的焊接 ) M】北京：机械 工业 出版 社， 1 9 9 2 f 4 】 昊非文 业力发电厂高温盒属运行学f M】 北京： 承利电力出版社， 1 9 7 9 【 5 】 邹贵生， 张相权 1 0 C r M o 9 1 0钢厚壁管接头取消热赴理的研究【 J 】 焊接，1 9 9 6 ，( 4 ) 【 6】 S D 3 4 O 一8 9 ，火力发 电厂锅炉压力 容器焊接工艺评定 规程 S 】 维普资讯 http:/