12Cr1MoV合金钢管的焊接工艺

1、12Cr1MoV合金钢管的焊接工艺 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。 GTAW （纯 Ar 气体保护）：建议采用 TIG-R31 （含 V）焊丝，直径 2.5mm，电流 100 140A。 如果有一定壁厚，管径不是很小的话，建议采取

2、GTAW+SMAW 。 SMAW ：焊条采用 R337，规格可以按实际情况来定。 焊接完成后清理飞溅，加热至 350 450，保温并缓冷的后热措施。 12Cr1MoV 最好采用相应成分的耐热钢焊条， 如 R310、R312、R317、 R316Fe，焊前预热 250350，焊后回火处理 710 750。 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。 12Cr1MoV珠光体耐热钢管焊接工艺 叶剑文 谢美琼 （广州市锅炉压力

3、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（ 159mm 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

4、见表 1。 表1 12Cr1MoV珠光体耐热钢化学成分和力学性能 化学成分 /% 力学性能 C Mn Si Ci Mo V S P b/ s/ MPa MP a 5 /% 0. 12 0. 60 0. 35 1. 10 0. 0. 31 19 0.0 13 0.0 22 21 436 7 22 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

5、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（SMA）W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 2.5mm。 手工电弧焊（ SMAW）选用 :R307（ E

6、5515-B2）焊 条，直径为 3.2mm、 4mm。 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 2030mm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 350400烘干 1 2h，且在 120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

7、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， 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

8、 电流 I/A 电 压 U/V 氩气流量 Q （L.min- 1） TIC 1 TIC-R31 2.5 直 接 正 接 105 125 10 12 810 SMA W 2 R307 (E5515- B2) 3.2 直 流 反 接 110 130 20 22 - SMA3- W 4 R307 4.0 直 流 160 22 - (E5515- B2) 反 180 24 接 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

9、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

10、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， 应立即采用保温材料将焊缝 和近缝区覆盖保温 , 使接头缓慢冷却 . 随后

11、, 再将 焊件整体加热至 720- 760，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 b/MPa s/ MPa 断裂 部位 90o 面弯 90o 背弯 焊缝 热影 响区 母材 536 388 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）12Cr1MoV珠光体耐热钢管采用手工钨极氩弧 焊（ TIG）