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15CrMo钢板-参考资料


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合 金 结 构 用 钢 板

15CrMo, 20CrMo, 30CrMo,42CrMo, 35CrMo, 20Cr, 40Cr 20Mn2, 40Mn2,50Mn2V,20MnSi,10CrM

oAL,38CrMoAL,

GB3077 GB11251 及 用于制作各类合金结构及其零部件,如电 站锅炉过热器集箱、大口径管板结构件。

20CrMnMo, 12Cr1MoV,12CrMoVNi, 30CrMnSiA, RQ65, 25CrMo4, 34CrMo4, 42CrMo4

专用条件

EN10083-1

15CrMo 钢板 15CrMo 钢板系珠光体组织耐热钢,在高温下具有较高的热强性 (δb≥440MPa)和抗氧化性,并具有一定的抗氢腐蚀能力。由于钢中含有 较高含量的 Cr、C 和其它合金元素,钢材的淬硬倾向较明显,焊接性差。 15CrMo 焊接性 焊接材料 针对 15CrMo 钢的焊接性的工作特点,根据以往的经验,参照国外提供 的焊接工艺卡,我们选择了两种方案进行焊接试验。 方案Ⅰ:焊接预热,采用 ER80S-B2L 焊丝,T1G 焊打底,E8018-B2 焊 条,焊条电弧焊盖面,焊后进行局部热处理。 方案Ⅱ:采用 ER80S-B2L 焊丝,T1G 焊打底,E309Mo-16 焊条,焊条填 充电弧焊盖面,焊后不进行热处理。焊丝和焊条的化学成分及力学性能见 表 1。 焊后热处理

采用方案Ⅰ焊接的试件,焊后应进行局部高温回火处理。热处理的工 艺为:升温速度为 200℃/h,升到 715℃保温 1 小时 15 分钟,降温速度 100℃/h, 降到 300℃后空冷。 具体采用 JL-4 型履带式电加热器 (1146×310) 包绕焊缝,用硅酸铝棉层保温,保温层厚度 50mm,温度控制采用 DJK-A 型 电加热器自动控温仪。 焊接工艺评定试验结果 试验方案 拉伸试验 弯曲试验 冲击韧性试验 aky(J/cm2) 抗拉强度 δb/Mpa 断裂部位 弯曲角度 面弯 背弯 焊缝 熔合线 热影 响区(HAZ) 方案Ⅰ 550/530 母材 50。 合格 合格 84.8 162 135.6 方案Ⅱ 525/520 母材 50。 合格 合格 79.4 109.2 96.7 15CrMo 焊接工艺 2.1 焊接材料 针对 15CrMo 钢的焊接性及现场高压管道的工作特点, 根据以往的经验, 参照国外提供的焊接工艺卡,我们选择了两种方案进行焊接试验。 方案Ⅰ:焊接预热,采用 ER80S-B2L 焊丝,T1G 焊打底,E8018-B2 焊 条,焊条电弧焊盖面,焊后进行局部热处理。 方案Ⅱ:采用 ER80S-B2L 焊丝,T1G 焊打底,E309Mo-16 焊条,焊条填 充电弧焊盖面,焊后不进行热处理。焊丝和焊条的化学成分及力学性能见 表 1。 表 1 焊接材料的化学成分和力学性能 型号 C Mn Si Cr Ni Mo S P δb/Mpa δ,% ER80S-B2L≤0.05 0.70.41.2 <0.20.5 ≤0.025 ≤0.025 ≤500 25 E8018-B2 0.070.7 0.3 1.1 0.5 ≤0.04 ≤0.03 550 19 E309Mo-16≤0.12 0.5~2.5 0.9 22.0~25.0 12.0~14.0 2.0~ 3.0≤0.025≤0.035 550 25 2.2 焊前准备 试件采用 15CrMo 钢管,规格为 φ325×25,坡口型式及尺寸见图 1。 焊前用角向磨光机将坡口内外及坡口边缘 50mm 范围内打磨至露出金属 光泽,然后用丙酮清洗干净。 试件为水平固定位置,对口间隙为 4mm,采用手工钨极氩弧焊沿园周均 匀点焊六处,每处点固长度应不小于 20mm。焊条按表 2 的规范进行烘烤。 表 2 焊条烘烤规范 焊条型号 烘烤温度 保温时间

E8018-B2 300 ℃ 2h E309Mo-16 150 ℃ 1.5h 2.3 焊接工艺参数 按方案Ⅰ焊前需进行预热,根据 Tto-Bessyo 等人提出的计算预热温度 公式: To=350√[C]-0.25(℃) 式中,To——预热温度,℃。 [C]=[C]x [C]p [C]p=0.005S[C]x [C]x=C (Mn Cr)/9 Ni/18 7Mo/90 式中, [C]x——成分碳当量; [C]p——尺寸碳当量; S——试件厚度(本文中 S=25mm); [C]x=C (Mn Cr)/9 7/90Mo=0.361 [C]p=0.045 则 To=138℃ 因此预热温度选为 150℃。采用氧-乙炔焰对试件进行加温,先用测温 笔粗略判断试件表面的的温度(以笔迹颜色变化快慢进行估计),最后用 半导体点温计测定,测量点至少应选择三点,以保证试件整体均达到所要 求的预热温度。 焊接时,第一层采用手工钨极氩弧焊打底,为避免仰焊处焊缝背面产 生凹陷,送丝时采用内填丝法,即焊丝通过对口间隙从管内送入。其余各 层采用焊条电弧焊,共焊 6 层,每个焊层一条焊道。方案Ⅰ和方案Ⅱ的焊 接工艺参数见表 3、4。按方案Ⅰ焊 表 3 方案Ⅰ的焊接工艺参数 焊道名称 焊接方法 焊接材料 焊材规格/mm 焊接电流/A 电弧电压/V 预热及层间温度 热处理规范 打底层 钨板氩弧焊 ER80S-B2L φ2.4 110 12 填充层 焊条电弧焊 E8018-B2 φ3.2 5 85~90 23~25150℃ 715。 ×75min 盖面层 焊条电弧焊 E8018-B2 φ3.2 5 85~90 23~25 表 4 方案Ⅱ的焊接工艺参数 焊道名称 焊接方法 焊接材料 焊材规格/mm 焊接电流/A 电弧电压/V 预热及层间温度 热处理规范 打底层 钨板氩弧焊 ER80S-B2L φ2.4 110 12 填充层 焊条电弧焊 E309Mo-16 φ3.2 90~95 22~24 / / 盖面层 焊条电弧焊 E309Mo-16 φ3.2 90~95 22~24

接时,层间温度应不低于 150℃,为防止中断焊接而引起试件的降温, 施焊时应由二名焊工交替操作,焊后应立即采取保温缓冷措施。 2.4 焊后热处理 采用方案Ⅰ焊接的试件,焊后应进行局部高温回火处理。热处理的工 艺为:升温速度为 200℃/h,升到 715℃保温 1 小时 15 分钟,降温速度 100℃/h, 降到 300℃后空冷。 具体采用 JL-4 型履带式电加热器 (1146×310) 包绕焊缝,用硅酸铝棉层保温,保温层厚度 50mm,温度控制采用 DJK-A 型 电加热器自动控温仪。 3 焊接工艺评定试验 试件焊后按 JB4730-94《压力容器无损检测》标准进行 100%的超声波 探伤检验,焊缝Ⅰ级合格。按 JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》标准 进行焊接工艺评定试验。评定结果见表 5。 表 5 焊接工艺评定试验结果 试验方案 拉伸试验 弯曲试验 冲击韧性试验 aky(J/cm2) 抗拉强度 δb/Mpa 断裂部位 弯曲角度 面弯 背弯 焊缝 熔合线 热影 响区(HAZ) 方案Ⅰ 550/530 母材 50。 合格 合格 84.8 162 135.6 方案Ⅱ 525/520 母材 50。 合格 合格 79.4 109.2 96.7 从拉伸试验结果可知,两种方案的拉伸试样全部断在母材,说明焊缝 的抗拉强度高于母材;弯曲试验全部合格,说明焊缝的塑性较好。根据表 5 中的冲击韧性试验结果可知,方案Ⅰ的冲击韧性明显高于方案Ⅱ,证明方 案Ⅰ的焊后热处理规范比较理想,高温回火不仅达到了改善接头组织和性 能目的,而且使韧性与强度配合适当。从室温机械性能结果可知,所推荐 的两种焊接工艺方案均可用于现场施工。方案Ⅰ采用了与母材成分接近的 焊条,焊缝性能同母材匹配,焊缝应具有较高的热强性,焊缝在高温下长 期使用不易破坏。难点是焊后热处理规范较为严格,回火温度和保温时间 及加热和冷却速度控制不当反而会引起焊缝性能下降。方案Ⅱ采用了奥氏 体不锈钢焊条施焊,虽然可以省去焊后热处理,但由于焊缝与母材膨胀系 数不同,长期高温工作时可发生碳的扩散迁移现象,容易导致焊缝在熔合 区发生破坏。因此,从使用可靠性考虑,现场采用方案Ⅰ施焊更为稳妥。 4 结论 15CrMo 钢厚壁高压管的焊接采用两种焊接方案均为可行。为了保证焊 缝性能同母材匹配且具有较高的热强性,采用方案Ⅰ效果更佳,关键是要 严格控制焊后热处理工艺。

方案Ⅱ虽可省去焊后热处理,但焊缝在高温下发生碳的迁移扩散而导 致焊缝破坏的可能性不容忽视,因此,只有在焊后无法进行热处理时才慎 重采用。 15crmo 钢板重量计算公式:长×宽×厚×0.00785=kg/m


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