12Cr1MoV合金钢管的焊接工艺

1、12Cr1MoV合金钢管的焊接工艺 工艺：12Cr1MoV钢中的Cr、Mo、V等强烈的碳化物形成元素有使 接头过热区产生再热裂纹的倾向。坡口机加工后（焊接前）MT检查, 无裂纹、无缺陷，焊前坡口及周围表面清理（油污、除锈等）至见金 属光泽；坡口装配避免强制组对。焊接前整体或局部预热，焊缝两边各150mm范围内保证预热温度250300度；层间温度应在预热温度控制范围内。I GTAW （纯Ar气体保护）：建议采用TIG-R31 （含V）焊丝，直径 1 2.5mm，电流 100140A。I 如果有一定壁厚，管径不是很小的话，建议采取GTAW+SMAW。SMAW :焊条采用R337，规格可以按实际情况

2、来定。焊接完成后清理飞溅，加热至350450C，保温并缓冷的后热措施。I12Cr1MoV最好采用相应成分的耐热钢焊条， 如R310、R312、R317、IR316Fe，焊前预热250350C，焊后回火处理 710750C。焊补缺陷或焊后不能进行热处理时，也可采用奥氏体钢焊条，如A302、A307。这时，由于焊缝与母材膨胀系数不同，同时在长期高 温工作时还可发生碳的扩散迁移现象，而易于导致在融合区发生破 坏。所以，选用奥氏体焊条时要慎重。叶剑文谢美琼（广州市锅炉压力容器监察检验所广东510050）（广州市番禺区职业技术培训中 心）12Cr1MoV是我国使用广泛的珠光体耐热钢之一， 主要用于制造管

3、壁温度小于580 C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450C, 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（ 159mrK 10mr）i 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500-550C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112Cr1MoV珠光体耐热钢化学成分和力学性能化学成分/%力学性能CMnSiCiMo VSP(Td b/ s/MPa MPa8 5/%0.1

4、20.600.351.100. 0.31 190.0130.02221436722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

5、（SMA）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0 2.5mm手工电弧焊（SMA）选用：R307 （E5515-B2）焊 条，直径为 0 3.2mm 0 4mm2.4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 2030mn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

6、须经350400C烘干1 2h,且在120C保温筒存放，随用随取。3）采用34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200300C，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.

7、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，焊接参数见表2(表2焊接参数焊接方 法层 次焊材牌号焊丝(条)直径/mm极性电流I/A电 压U/V氩气流量Q(L.mi n-1)TIC1TIC-R312.5直 接 正 接1051251012810SMAW2R307(E5515-B2)3.2直流反 接1101302022-SMA3-W 4R3074.0直流16022-(E5515-B2)反 180 24接2.5.2焊接操作12Cr1M oV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

8、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、02等有害气体易 进入熔池，在焊缝中形成气孔缺陷。焊接

9、时焊条 可作小月牙形运条，在坡口两侧要停留0.51S, 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 13mm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

10、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- 760C，恒温12h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接头力学性能金相组织a b/MPaa s/MPa断裂部位90o面弯90o背弯焊缝热影 响区母材536388母材完好完好铁素体+ 回火 索氏体少量 魏氏 体+ 铁素 体+ 回火 索氏 体铁素体+珠光 休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）12Cr1Mo瞬光体耐热钢管采用手工钨极氩