16MnR钢管板与08Cr2AlMo管子的焊接.doc

16MnR钢管板与08Cr2AlMo管子的焊接摘要本文分析了16MnR钢管板和08Cr2AlMo管子异种钢的焊接。规格为管板厚46mm，管子直径252.5。焊接方法为SMAW的技术难关、注意事项、工艺要求、质量指标。我指导完成了从人员资格、焊接设备、焊接材料的选择和焊前的准备、焊接工艺、焊后热处理到焊接检验全过程。关键词：异种钢焊接、08Cr2AlMo焊接材料的选择、SMAW焊接工艺、焊后热处理前言随着我国经济向市场化转变并逐渐与国际经济接轨，原油来源及品种扩大，除国产原油外，目前每年需进口大量的原油。其中大部分是中东的高硫原油。而我国大部分炼油厂炼制的原油是低硫原油（S0.5%）,而目前中东进口原油的含硫量达到3.09%。原油中硫含量的增加,使设备腐蚀环境更加苛刻,在这种情况下,为保证设备长时期运转,在设备选材上应给予足够的重视。我厂主要是生产炼油厂所需的大型空冷器，今年初我们厂与镇海炼油厂签订了8台空冷器，所用的基管材料就是08Cr2AlMo。该设备的设计压力为2.4MPa，设计温度180。管箱材质为16MnR，管板=46mm，基管为08Cr2AlMo（252.5），介质为油气。管子管板采用SMAW焊接，100%PT，级合格，具体尺寸见图1。图 11.1、材料 母材的化学成分 （%） 表1CMnSiSPCrAlMo08Cr2AlMo0.080.280.340.0070.012.180.580.3316MnR0.171.480.330.0040.017母材的力学性能 表2sMpabMPa5%Akv J0HRB08Cr2AlMo325465355516MnR3605302480、76、7816MnR钢因焊接性较好，这里不再赘述了根据无锡江阴兴澄钢管有限公司提供的材料质保书和相关资料。得知08Cr2AlMo钢是在12Cr2AlMo的基础上开发的新材料，它属于珠光体耐热钢，它具有较高的抗氧化能力与热强性，它还具有良好的抗硫化物和氢的腐蚀能力。08Cr2AlMo中的Mo是碳化物强烈形成元素可以提高铁素体和珠光体钢在室温和高温的强度，而且Mo的加入可以提高钢的水介质中的耐腐蚀性。Cr可以提高钢的抗氧化能力，Cr还可以提高铁素体的热强性。Al的加入可以提高抗单质硫腐蚀的能力，并可提高碳的活度。但Al可使钢铁素体的脆性增加而导致钢韧性的降低。因此Al的含量应控制在中下限。焊接珠光体耐热钢的主要问题是热影响区的硬化和冷裂纹。1.2、08Cr2AlMo具有热影响区的硬化和冷裂纹的问题，采取焊前预热，提高焊件的初始温度、延长TH（相变温度以上停留时间），降低焊缝冷却速度，焊后经过后热后，再进行热处理是可以防止冷裂纹的产生。2焊接材料的选择：焊接珠光体耐热钢选用焊接材料的原则是保证焊缝与母材具有相同的耐热性能，为此，要求焊缝的化学成分与母材基本相同，为了降低焊缝的热裂纹敏感性，其含碳量应低于母材，但为了保证热强性，含碳量应0.07%。根据这一原则，我们选用了R407焊条和H08Cr2AlMo焊条,由兴澄钢管有限公司提供。经过焊接试板后得出数据如下：R407焊条的力学性能 表3试板编号熔敷金属拉伸试验熔敷金属冲击试验AKV（J）b（Mpa）0.2（Mpa）5（%）16855652116695126104128118R407焊条熔敷金属的化学成分（%） 表4 试板编号CSiMnPSCrMoAl10.070.280.720.0260.0132.471.120.0108Cr2AlMo焊条的力学性能 表5试板编号熔敷金属拉伸试验熔敷金属冲击试验AKV（J）b（MPa）0.2（MPa）5（%）256044524222206210255244246 08Cr2AlMo焊条熔敷金属化学成分（%） 表6 试板编号CSiMnPSCrMoAl20.080.300.820.0120.012.10.350.36根据试验结果,由于R407焊条并不是专门用来配08Cr2AlMo钢使用,因此我们采用了由兴澄钢管有限公司提供的H08Cr2AlMo焊条来用于实际焊接。3焊后热处理的选择由于焊接件长度较大无法整体热处理，因此我们采用焊后后热和局部消应处理（61010，4h）4. 焊接工艺4.1.焊工资格：焊工必须是考试合格，取得焊工合格证，并是按照考试合格项目适用范围。4.2.其他相关人员的资质必须符合国家有关规定。4.3.焊接设备：采用ZX5-400焊机，且焊机处于良好工作状态。4.4.焊接材料：焊条经200280烘焙12小时后使用时，必须使用焊条保温筒，随用随取。4.5.焊接前，对焊件表面除锈清污等，尤其是管子两端必须呈现金属光泽。4.6.焊前预热：将管板穿管后连同管子一起预热至200250左右，施焊过程中焊件温度不低于150，用氧-乙炔长火焰匀烤，不允许集中一点加热，随时测温。4.7.焊接规范：焊接时采用直流反接，小电流短弧慢速窄道施焊。施焊位置为全位置焊，次序见图2。图24.8.焊后加热：焊接时应尽量做到一次焊完，焊后立即用氧-乙炔将管子、管板焊接点加热至350400，保温1520分钟，再用干燥的保温材料包扎后缓冷。点固焊时应采用相同的预热、规范和后热手段，以避免冷裂纹的出现。4.9.焊接规范预热温度200250层间温度不低于150加热方法氧-乙炔焊接方法SMAW焊条牌号及规格H08Cr2AlMo 2.5焊接设备、焊接极性ZX5-400 直流反接焊接电流、电压、速度6090A 1820V 5-8cm/min焊接位置、焊层数全位置 一层5焊接检验：焊后管子管板须经100%PT检验，应符合JB4730-94 级合格。6焊后热处理：检验合格后，用电加热将管子、管板进行消应处理（SR）温度为61010，保温4h。7结论在严格按照上述焊接工艺进行了管子管板焊后，经100%PT检查和2.4MPa水压试验。这8台空冷器一次通过合格。该设备已运行了4个月没有发生泄漏，这说明对一些焊接性较差的材料，只要了解它的焊接性，针对关