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    常用耐熱鋼的焊接工藝

    作者:曹明軍 來源:本站 人氣:129 發表時間:2022-04-16 13:11:36


    耐熱鋼是指鋼在高溫條件下既具有熱穩定性,又具有熱強性的 鋼材。熱穩定性是指鋼材在高溫條件下能保持化學穩定性(耐腐蝕、不氧化)。熱強性是指鋼材在高溫條件下具有足夠的強度。其中耐熱性能主要通過鉻、鉬、釩、鈦、鈮等合金元素來保證,因此在焊接材料的選擇上應根據母材的合金元素含量來確定。耐熱鋼在石油石化工業裝置施工中應用較為廣泛,我們能夠經常接觸到的多為合金含量較低的珠光體耐熱鋼,如15CrMo,1Cr5Mo等。


    1、鉻鉬耐熱鋼的焊接性


    鉻和鉬是珠光體耐熱鋼的主要合金元素,顯著提高金屬的高溫強度和高溫抗氧化性,但它們使金屬的焊接性能變差,在焊縫和熱影響區具有淬應傾向,焊后在空氣中冷卻易產生硬而脆的馬氏體組織,不僅影響焊接接頭的機械性能,而且產生很大的內應力,從而產生冷裂傾向。


    因此耐熱鋼焊接時的主要問題是裂紋,而形成裂紋的三要素是:組織、應力和焊縫中的含氫量,因此制定合理的焊接工藝尤為重要。


    2、珠光體耐熱鋼焊接工藝


    2.1?坡口


    坡口的加工通常用火焰或者等離子切割工藝,必要時切割也要預熱,打磨干凈后做PT檢驗,去除坡口上的裂紋。通常選用V型坡口,坡口角度為60°,從防止裂紋的角度考慮,坡口角度大些有利,但是增加了焊接量,同時將坡口及內處兩側打磨干凈,去除油污、鐵銹及水份等污物(去氫、防止氣孔)。


    2.2?組對


    要求不能強制組對,防止產生內應力,由于鉻鉬耐熱鋼裂紋傾向較大,故在焊接時焊縫的拘束度不能過大,以免造成過大的剛度,特別在厚板焊接時,妨礙焊縫自由收縮的拉筋、夾具和卡具等應盡量避免使用。


    2.3?焊接方法的選用


    目前,我們石油石化安裝單位管線焊接常用的焊接方法是鎢極氬弧焊打底,焊條電弧焊填充蓋面,其它焊接方法還有熔化極惰性氣體保護焊(MIG焊)、CO2氣體保護焊、電渣焊和埋弧自動焊等。


    2.4?焊接材料的選擇


    選配焊接材料的原則,焊縫金屬的合金成分與強度性能基本上要與母材相應指標一致或者應達到產品技術條件提出的最低性能指標。而且為了降低氫含量應先用低氫型堿性焊條,焊條或者焊劑應按規定工藝烘干,隨用隨取,要裝在焊條保溫桶中隨用隨取,焊條在保溫桶內不得超過4個小時,否則應重新烘干,烘干次數不得超過三次,這在具體施工過程中都有詳細的規定。鉻鉬耐熱鋼手弧焊時,也可選用奧氏體不銹鋼焊條,如A307焊條,但焊前仍需要預熱,這種方法適用于焊件焊后不能熱處理的情況。耐熱鋼焊材選用表如下所示:

    耐熱鋼焊材選用表

    2.5?預熱


    預熱是焊接珠光體耐熱鋼焊接冷裂紋和消除應力的重要工藝措施,為了確保焊接質量,不論是點固焊或焊接過程中,都應預熱并保持一定的溫度范圍。


    2.6?焊后緩冷


    焊后緩冷是焊接鉻鉬耐熱鋼必須嚴格遵循的原則,即使炎熱的夏季也必須做到這一點,一般焊后立即用石棉布覆蓋焊縫及近縫區,小的焊件可置于石棉布中緩冷。


    2.7?焊后熱處理


    焊后應立即進行熱處理,其目的是為了防止延遲裂紋的產生,消除應力和改善組織。耐熱鋼焊前預熱溫度和焊后熱處理的溫度表如下表所示。

    耐熱鋼焊前預熱溫度和焊后熱處理的溫度表

    3、焊接注意事項


    (1)焊接這類鋼時必須要預熱,焊后緩冷等措施,但預熱溫度并非越高越好,必須嚴格執行焊接工藝要求。


    (2)厚板宜采用多層焊,層間溫度不低于預熱溫度,焊接時應一次焊完,最好不要中斷。如需層間暫停,應采取熱保溫緩冷措施,再焊之前還需采取相同的預熱措施。


    (3)焊接過程中應注意填充弧坑,并打磨接頭、去除弧坑裂紋(熱裂紋)。而且電流越大、弧坑越深,因此應嚴格執行焊接工藝指導書規定選擇焊接參數、合適的焊接線能量。


    (4)施工組織也是影響焊接質量重要一環,各工種的配合尤為重要,避免因下道工序銜接不上致使整條焊縫的質量前功盡棄。


    (5)還應注意天氣環境的影響。當環境溫度低時,可適當提高預熱溫度,防止溫度下降太快,同時做好防風、防雨等應急措施。


    4、小結


    預熱、保溫、焊后熱處理等工藝是焊接鉻鉬耐熱鋼的必要工藝措施,三者同等重要,不可忽視。任何一個環節疏漏,其后果是嚴重的。焊工要嚴格執行焊接工藝,加強焊工責任心引導。不可抱有僥幸心理,引導焊工執行工藝的嚴肅性、必要性,只要我們在施工過程中嚴格執行焊接工藝,各工種之間配合好,合理安排工序,就能保證焊接質量和技術要求。


    作者:大慶油田工程建設公司油建二公司第二工程處  曹明軍


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