15CrMo钢板工艺

来源: 2015/6/10 10:50:57      点击:

15CrMo钢板

    15CrMo钢板系珠光体组织耐热钢,在高温下具有较高的热强性(δb≥440MPa)和抗氧化性,并具有一定的抗氢腐蚀能力。由于钢中含有较高含量的Cr、C和其它合金元素,钢材的淬硬倾向较明显,焊接性差。薄板的宽度为500~1500毫米;厚的宽度为600~3000毫米。薄板按钢种分,有普通钢、优质钢合金钢弹簧钢、不锈钢、工具钢耐热钢轴承钢硅钢和工业纯铁薄板等;按专业用途分,有油桶用板、搪瓷用板、防弹用板等;按表面涂镀层分,有镀锌薄板、镀锡薄板、镀铅薄板、塑料复合钢板等。

(1)焊前准备
试件采用15CrMo钢管,规格为φ325×25。
焊前用角向磨光机将坡口内外及坡口边缘50mm范围内打磨至露出金属光泽,然后用丙酮清洗干净。
试件为水平固定位置,对口间隙为4mm,采用手工钨极氩弧焊沿园周均匀点焊六处,每处点固长度应不小于20mm。
焊条烘烤规范
焊条型号 烘烤温度 保温时间
E8018-B2 300 ℃ 2h
E309Mo-16 150 ℃ 1.5h
(2)焊接材料
    针对15CrMo钢的焊接性及现场高压管道的工作特点,根据以往的经验,参照国外提供的焊接工艺卡,我们选择了两种方案进行焊接试验。
方案Ⅰ:焊接预热,采用ER80S-B2L焊丝,T1G焊打底,E8018-B2焊条,焊条电弧焊盖面,焊后进行局部热处理。
方案Ⅱ:采用ER80S-B2L焊丝,T1G焊打底,E309Mo-16焊条,焊条填充电弧焊盖面,焊后不进行热处理。
型号 C Mn Si Cr Ni Mo S P δb/Mpa δ,%
ER80S-B2L≤0.05 0.70.41.2 <0.20.5 ≤0.025 ≤0.025 ≤500 25
E8018-B2 0.070.7 0.3 1.1 0.5 ≤0.04 ≤0.03 550 19
E309Mo-16≤0.12 0.5~2.5 0.9 22.0~25.0 12.0~14.0 2.0~3.0≤0.025≤0.035 550 25


(3)焊后热处理
    试件焊后按JB4730-94《压力容器无损检测》标准进行100%的超声波探伤检验,焊缝Ⅰ级合格。按JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》标准进行焊接工艺评定试验。
试验方案 拉伸试验 弯曲试验 冲击韧性试验aky(J/cm2)
抗拉强度δb/Mpa 断裂部位 弯曲角度 面弯 背弯 焊缝 熔合线 热影响区(HAZ)
方案Ⅰ 550/530 母材 50。 合格  84.8 162 135.6
方案Ⅱ 525/520 母材 50。 合格 79.4 109.2 96.7

按方案Ⅰ焊前需进行预热,根据Tto-Bessyo等人提出的计算预热温度公式:
To=350√[C]-0.25(℃) 式中,To——预热温度,℃。
[C]=[C]x [C]p [C]p=0.005S[C]x
[C]x=C (Mn Cr)/9 Ni/18 7Mo/90 式中,
[C]x——成分碳当量;
[C]p——尺寸碳当量; S——试件厚度(本文中S=25mm);
[C]x=C (Mn Cr)/9 7/90Mo=0.361
[C]p=0.045 则To=138℃
因此预热温度选为150℃。采用氧-乙炔焰对试件进行加温,先用测温笔粗略判断试件表面的的温度(以笔迹颜色变化快慢进行估计),最后用半导体点温计测定,测量点至少应选择三点,以保证试件整体均达到所要求的预热温度。
焊接时,第一层采用手工钨极氩弧焊打底,为避免仰焊处焊缝背面产生凹陷,送丝时采用内填丝法,即焊丝通过对口间隙从管内送入。其余各层采用焊条电弧焊,共焊6层,每个焊层一条焊道。

(4)结论

    从拉伸试验结果可知,两种方案的拉伸试样全部断在母材,说明焊缝的抗拉强度高于母材;弯曲试验全部合格,说明焊缝的塑性较好。方案Ⅰ的冲击韧性明显高于方案Ⅱ,证明方案Ⅰ的焊后热处理规范比较理想,高温回火不仅达到了改善接头组织和性能目的,而且使韧性与强度配合适当。从室温机械性能结果可知,所推荐的两种焊接工艺方案均可用于现场施工。方案Ⅰ采用了与母材成分接近的焊条,焊缝性能同母材匹配,焊缝应具有较高的热强性,焊缝在高温下长期使用不易破坏。难点是焊后热处理规范较为严格,回火温度和保温时间及加热和冷却速度控制不当反而会引起焊缝性能下降。方案Ⅱ采用了奥氏体不锈钢焊条施焊,虽然可以省去焊后热处理,但由于焊缝与母材膨胀系数不同,长期高温工作时可发生碳的扩散迁移现象,容易导致焊缝在熔合区发生破坏。因此,从使用可靠性考虑,现场采用方案Ⅰ施焊更为稳妥。
15CrMo钢板