浅谈1Cr5Mo钢管道焊接裂纹的控制措施

1、浅谈lcrsmo钢管道焊接裂纹的控制措施张波（中石化第四建设有限公司300270）摘要：石油化工装置高温管道很多都采用lcr5mo耐热钢管，它在高温下有 很好的抗氧化性和热强性，但是，lcr5mo淬硬倾向大，焊接性较差，如果焊接 工艺不当、工艺纪律不严格，极易产生延迟裂纹。本文简要分析lcr5mo钢焊接 裂纹产牛的主要因素，并有针对性地从焊材管理、预热、焊接工艺及过程控制、 焊后热处理、无损检测等方面提出了控制lcrsmo钢裂纹产牛的几项措施,为确保 lcr5mo钢焊接质量提供了有力的保证。关键词：lcr5mo钢；焊接裂纹；质量控制措施1刖吕鉴于lcrsmo钢淬硬倾向大，属于裂纹敏感性材料，焊

2、后容易产牛延迟裂纹，而r lcr5mo钢几乎均是用在高温部位，一旦焊缝出现裂纹将给装置带来极大的 安全隐患，甚至发牛重大质量事故，所以对lcr5mo钢的焊接裂纹控制就显得尤 为重要，也是木文研究的关键所在。2 lcr5m。钢焊接裂纹产生的主要因素分析2.1 lcr5mo钢淬硬倾向钢的淬硬倾向主要取决于化学成分、壁厚、焊接工艺和冷却条件等，焊接时 钢的淬硬倾向越大，越容易产牛裂纹。lcr5mo钢的化学成分和机械性能见表1 和表2所示。由上表所示可知，lcr5mo钢的化学成分中的主要合金元素即为珞和钮,这就决定了 lcr5mo钢具有淬硬倾向，焊接时就容易产牛裂纹。2.2焊接接头的应力影响由于焊接时

3、不均匀加热及冷却过程中产生的热应力和结构自身拘束条件所 造成的应力，会引起氢的聚集，诱发延迟裂纹。2.3氢的作用焊接接头的含氢量越高,则裂纹的敏感性越大。焊接时在高温作用下,将有大 量的氢溶解在熔池中，在随后的冷却和凝固过程中，由于溶解度的急剧降低，氢极 力逸出，但因冷却很快，使氢来不及逸出而留在了焊缝金属中。当氢聚集到一定浓 度时，就会破坏金属中原子的结合键，使金属内出现一些微观裂纹,在应力持续作 用下，氢不断聚集，微观裂纹不断扩展，直接发展为宏观裂纹，最后断裂。3减少裂纹产生的控制措施综上所述，由产生裂纹的主要因素可知，要控制裂纹的产生就要通过有效的 减少氢源、降低淬硬倾向对焊口的影响及消

4、除焊口焊接应力，因此对于lcr5mo 钢的施工要严格把握焊接工艺要点，对焊接材料领用、焊口预热、焊接工艺及热 处理等工序采取强有力的控制措施。3.1减少氢源措施焊缝中的氢主要来源于母材和焊接材料，母材和焊丝中的铁锈、油污等在焊 接高温下产生氢，扩散到焊缝中去，因此可以通过以下措施减少氢源。a）选用合格的低氢型焊条，检查进场焊材材料质量证明文件，确保焊接材料 合格。b）焊条使用前应按焊条说明书进行烘烤，并有烘烤记录。c）焊丝使用前必须清除锈斑和污油并露出金属光泽。d）织对前应将坡口及其内外表面不少于20mm范围内的油污、氧化皮、锈等 清除干净，并用砂轮打磨直至露出金属光泽。3.2降低淬硬倾向影响

5、的措施由于lcr5mo钢具有淬硬倾向性，焊接性较差，容易出现裂纹，致使其焊接 工艺比较复杂，通过有效的控制焊接工艺才能防止或降低裂纹出现的几率。3.2.1焊前检查焊接前应对加工后坡口及内外表面20mm范围内进行表面检查，必要时进 行磁粉或渗透检测，以确保坡口表面不得有夹杂、裂纹、分层等缺陷。3.2.2焊前预热预热可以改变焊接过程的循环，遏制或减少淬硬组织的形成，减少焊接残余 应力，使氢易于从焊接接头中扩散岀来，从而降低延迟裂纹倾向，是防止珞銅钢 焊接接头产生延迟裂纹和再热裂纹的有效措施之一。a）预热升温应缓慢而均匀，防止局部过热，火焰加热采用数字触点式温度计, 检测预热温度测点应均匀分布。电加

6、热预热温度的测量用热处理设备上的热电偶 测量。b）预热范围应以对口中心线为基准，两侧各不小于3倍壁厚，且大于等于 50mm。3.2.3焊接技术要求a）lcr5mo钢接头焊接，当达到预热温度并持续5min后应立即进行底层焊道 的焊接且应一次连续焊完。b）焊接底层焊道时应封住管口，以免管子内形成穿堂风，影响焊接质量。c）底层焊道焊完后，应立即进行下一层的焊接且应连续焊完，如中断焊接应 立即进行300-350 oc nt间不少于30min的后热处理，然后保温缓冷。中断后继 续施焊应重新预热。d）多层焊接时道间温度应等于或略高于预热温度，否则应予以加热。3.3消除焊口焊接应力的措施lcr5mo钢焊口的

7、焊后热处理就是指对焊口进行高温冋火，利用金属高温下 强度的降低，而把弹性应变转变成塑性应变以达到消除焊接残余应力的目的，同 时改善金属组织，提高接头的综合力学性能。a）焊后应立即进行热处理，热处理采用电加热方法，在热处理过程中应能准确 地控制加热温度且使焊件温度分布均匀。b）热处理的加热范围以焊缝为中心，两侧各不小于焊缝宽度的三倍（且不小 于25mm）,加热区以外的100mm范围内应予以保温。c）温度控制准确，热处理过程中恒温温度偏差不应超过±25°c,且不 超过热处理温度范围，测温元件采用热电偶并用自动记录仪记录热处理曲线，测 温点设在加热区口不少于1点。d）

8、焊后热处理应按规范要求参数严格的控制升温、恒温和降温过程。e）热处理后100%硬度检测，硬度值超过规定，应加倍检查，并查明原因， 对不合格的焊口从新进行热处理并做硬度检测。3.4加强裂纹的检测工作工艺管道焊口热处理后要按照设计要求进行rt无损检测，焊口的无损检测 必须在焊口热处理完成口焊口焊接完成24小吋之后进行。要从检测人员管理、检测工艺、检测时机、点口覆盖性、返修、扩探及随机 抽检等方面加强质量控制，确保无损检测的质量符合要求。同时要有专门的无损 检测高级成员组对rt底片进行100%复审，对可疑底片进行进一步确认或进行复 测。4案例分析4.1失败项目2004年，上海金山石化常减压项目，由于

9、管理失误，部分人员对珞钳钢的 施工技术要求不重视，个别出现焊接前不预热、不执行焊接工艺纪律、不进行氮 弧打底而直接手工电弧焊进行焊接、焊后未能及时热处理、焊口也没能及时做到 后热处理，造成检测后出现多处裂纹返片，给工程带来了巨大的损失。4.2成功项目2006年，广州项0的常减压装置及加氢联合装置都存在着大量的銘钳钢管 道的施工。项目严格执行了焊接工艺纪律：焊材发放严格把关、焊前预热、焊接 过程的层间温度严格控制、安排专门的检查员对焊口道间温度检查，并形成记录 文件，焊后未能及吋热处理的焊口都进行了后热处理，及吋的无损检测等，在这 一系列的措施下达到所有焊口未出现一张裂纹返片的好成绩，也给公司树立了很 好的企业形象。5结论根据上述理论、数据分析和实例对比可看出为防止lcr5mo钢的焊接裂