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12Cr1MoV大口径钢管焊接工艺

12Cr1MoV是我国使用广泛的珠光体耐热钢之一,主要用于制造管壁温度小于580℃的锅炉过热管、联箱和主汽管道。在12t/h双汽包横置式沸腾炉制造过程中,锅炉的蒸汽出口温度为450℃,最高工作压力为3.8MPa,按设计图纸要求采用12Cr1MoV珠光体耐热钢管(φ159mm×10mm)作为过热器联箱管,以满足产品的使用要求。


1 焊接性分析


12Cr1MoV珠光体耐热钢为低合金耐热钢,此类钢的Cr含量较高,在500-550℃时具有较高的热强性和持久强度。12Cr1MoV钢的化学成分及力学性能见表1。

表1

12Cr1MoV珠光体耐热钢化学成分和力学性能

 

注:表中数据为焊接试件母材复验结果


由表1可见,12Cr1MoV钢的碳及合金元素含量较多,淬硬敏感性较大,易在焊缝及热影响区出现淬硬组织。在接头刚性及应力较大时,易产生冷裂纹。由于过热联箱是在较高温度下工作的受压元件,焊接时应采取必要的工艺措施,使焊接接头有足够的热强性能,保证过热联箱安全运行。

2焊接工艺

2.1焊接方法


在蒸汽管道的管子对接时,对打底焊缝的质量要求较高,不仅要求焊缝熔透、背面齐平,还要求焊缝背面无渣或少渣,否则会影响设备的安全运行。因此,采用手工钨极氩弧焊(TIG)打底,手工电弧焊(SMAW)填充和盖面的焊接工艺方法。

2.2坡口尺寸

选用单面V形坡口,坡口尺寸见图1。用机械方法加工,应严格控制根部间隙和坡口钝边尺寸,以确保打底焊缝彻底熔透。

图1

坡口形式和尺寸

2.3焊接材料选择

手工钨极氩弧焊(TIG)选用:TIC-R31焊丝,焊丝直径为φ2.5mm。


手工电弧焊(SMAW)选用:R307(E5515-B2)焊条,直径为φ3.2mm、φ4mm。

2.4 焊接准备

2.4.1 焊前准备

1)焊前应把坡口两侧管子内外各20~30mm范围打磨干净,直至露出金属光泽,确保无油渍、铁锈、水份、氧化物或其他有害的物质。

2)氩弧焊用焊丝表面不得有油脂、铁锈等污物。电弧焊的焊条,在焊前须经350~400℃烘干1~2h,且在120℃保温筒存放,随用随取。

3)采用3~4块锲形块(材料与母材相同或接近)均为分布定位焊在坡口上,对接口必须平齐,错边量不得大于0.5mm,定位焊的焊材及焊接参数与正式施焊相同。并且在预热的状态下进行定位焊。

2.4.2 焊前预热


预热是珠光体耐热钢焊接的重要措施。预热可以减慢焊缝及热影响区的冷却速度,有利于避免产生淬硬组织,有助于焊接区的氢的逸出,防止产生焊接裂纹。由于 12Cr1MoV钢的碳含量及合金元素的含量较高,所以选择预热温度为200~300℃,预热区域以焊缝为中心,两侧至少为100mm。在整个焊接过程中,应保持层间温度不低于预热温度。

2.5焊接

2.5.1焊接参数

焊接12Cr1MoV钢时,应采用较小的焊接线能量,以减小焊接应力,减少焊接过热区宽度,细化品粒,提高焊缝金属的抗裂性能,
2.5.2焊接操作 12Cr1MoV钢的焊接,不但要严格控制焊接规范参数,而且焊接操作对焊接接头质量有着至关重要的影响。

1)氩弧焊打底焊。将管件处于水平转动位焊接,焊接时采用短弧,焊枪尽可能与工件表面垂直,有利于氩气对焊接熔池的保护。焊枪和焊丝可稍作横向摆动,保证坡口两侧熔透。同时,要控制好熔池温度防止产生焊穿和焊瘤缺陷。在接头部位,要用手提砂轮打磨弧坑,将弧坑处的收弧裂纹和气孔等焊接缺陷清除,然后继续引弧焊接。

2)焊条电弧焊填充焊。应采用短弧焊接,且热输入量不宜过大。若采用长弧焊接,不仅会出现电弧燃烧不稳定、熔深浅、熔化金属飞溅大及合金元素烧损加剧等问题,而且容易产生咬边、未焊透等缺陷,同时空气中的N2、O2等有害气体易进入熔池,在焊缝中形成气孔缺陷。焊接时焊条可作小月牙形运条,在坡口两侧要停留0.5~1S,焊接层间必须彻底清理焊渣,发现有气孔等焊接缺陷时,用手提砂轮将焊接缺陷除掉收弧时必须将弧坑填满,以免产生弧坑裂纹。各层间的接头应错开,不得有重叠。

3)焊条电弧焊盖面焊。焊接电流比填充层稍小些,应选择正确的焊条角度,运条要均匀,防止在坡口边缘产生咬边缺陷。焊缝余高要控制在1~3mm,避免焊接接头在使用中产生应力集中。


3焊后热处理


12Cr1MoV钢的焊接接头,焊后需进行消除应力热处理,以消除或减少影响区出现的淬硬组织,增加塑性和韧性,有效地减少焊接残余应力,同时有利于扩散氢的逸出,从而减少冷裂

纹倾向。所以,焊接结束时,应立即采用保温材料将焊缝和近缝区覆盖保温,使接头缓慢冷却.随后,再将焊件整体加热至720-760℃,恒温1~2h后,随炉冷却至室温。


4焊接检验

依照上述焊接工艺进行试件焊接,试件经外观检查、磁粉探伤和X射线探伤合格后,在试件上截取力学性能试样、金相检验试样进行检验。检验结果见表3。

表3

接头力学性能和金相组织

 

5结论

1)12Cr1MoV珠光体耐热钢管焊接必须控制好焊前预热、焊接规范参数、焊后热处理等环节。 2)12Cr1MoV珠光体耐热钢管采用手工钨极氩弧焊(TIG)打底,手工电弧焊(SMAW)填充和盖面的焊接工艺是可行的,焊接接头能满足设备的使用要求。本文章来自:www.dkjgglhl.com

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点击次数:  更新时间:2014-12-12 20:51:48  【打印此页】  【关闭
   
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