12Cr1MoV钢管道焊接工法.docx

珠光体耐热钢12Cr1MoV 管道焊接工法以 Cr-Mo 为基的低、中合金珠光体耐热钢〔其基体组织为珠光体或珠光体+ 铁素体〕具有很好的抗氧化性和热强性，工作温度可高达600℃，广泛应用于制造蒸汽动力发电设备；这类钢还具有良好的抗硫和氢腐蚀力量，因此在石油化工上也得到了广泛的应用具体分析母材合金化和焊接性的根底上，做了焊接工艺试验，并不断总结和反复研讨施工中消灭的各种状况，形成了本工法.母材的合金化原理类CMnSiCrMoVSPбbδsak20℃J/cm²65标准0. 08 0. 4 0. 17 0. 9 0. 25 0. 154702159~0.15~0.7~0.37~1.2~0.35~0.3≤0.035≤0.035珠光体耐热钢的含 Cr 量一般为 0.5~9%，在钢中参加铬后，由于铬和氧的亲和力大于铁，高温时，在金属外表首先形成一层致密的氧化铬保护膜，从而可以防止内部金属氧化其含 Mo 量一般为 0.5%或 1%，由于 Mo 本身的熔点很高， 因而能显著提高金属的高温强度随着Cr、Mo 含量的增加，钢的抗氧化性、高温强度和抗硫化物腐蚀性能也都增加其中的 Si 可提高抗氧化性和抗气体腐蚀力量。

在Cr-Mo 钢中参加少量的 V、W、Nb、Ti 等后，一方面由于V 能与 C 形成稳定的碳化物，从而降低 C 的有害作用；另一方面由于它们可溶于铁素体， 提高其再结晶温度，从而可进一步提高热强性微量的 B 和 Re 起强化晶界作用因此这类钢的合金系统根本上是：Cr-Mo、Cr-Mo-V、Cr-Mo-W-V、Cr-Mo-W-V-B、Cr-Mo-V-Ti-B 等，常见的珠光体耐热钢有 12CrMo、15CrMo、12CrMoV、12Cr1MoV、15Cr1MoV 等，其中 12Cr1MoV 属于 1Cr-1/2Mo-V 基，本工法着重论述它的焊接，其主要成份和力学性能见下表： 表一别证(%)(%)(%)(%)(%)(%)(%)(%)(MPa)(%)明书0.120.470.251.10.300.240.0350.03551022二、焊接性分析：12Cr1MoV 钢焊接特有的主要问题是硬化、冷裂纹、软化及焊后热处理中的再热裂纹问题具体如下：1. 硬化 由于 12Cr1MoV 钢中的 C、Cr、Mo、V 等元素都能提高钢的强度和硬度，因而它具有较大的淬硬性，焊后焊缝和热影响区的硬化倾向较大焊件越厚，截面积越大，硬化越严峻；焊接时产生的热量越小，硬化越严峻；焊件不预热或预热温度过低，硬化越严峻。

C2. 冷裂纹 钢的淬硬倾向、焊缝中的氢以及焊接接头的应力状态都是导致冷裂纹产生的主要缘由其中钢的淬硬倾向主要打算于化学成分、焊件厚度、焊接工艺和冷却条件等单从化学成份来看，12Cr1MoV 钢的淬硬倾向就较大，阅历证明，假设熔合区焊后 800~500℃的冷却时间 t8/5 小于消灭铁素体的临界冷却时间 ，就会消灭裂纹，其中：ffLg C ，=5.8Ceq-0.83┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈〔1〕而 Ceq=C+Mn/14+Si/291+Ni/67+Cr/16+Mo/6+V/425┈┈┈┈┈┈┈┈┈〔2〕式中 Ceq 表示碳当量f可见，因 12Cr1MoV 钢合金含量较高，使得 Ceq 值较大，从而 C ，值也大，因而冷裂倾向较大3. 软化 通过预热，特别是焊后热处理，12Cr1MoV 钢接头的薄弱环节往往不再是熔合线四周的硬化区，而常常是硬度明显下降的软化区，长期高温工作时，很多状况下都是断在软化区，其组织除了聚合碳化物以外，大局部是铁素体， 同时有奥氏体分解产物，这与焊前的组织状态、焊接时的冷却速度以及焊后热处理都有关系焊前的原始硬度〔或强度〕越高，焊后弱化程度也越大。

长期高温工作时，蠕变变形将集中于软化区，最终导致断裂4. 焊接热影响区的再热裂纹 12Cr1MoV 钢因含有沉淀强化的元素〔Cr、Mo、V〕，再热裂纹敏感性较强，其中 V 的影响最大，Mo 次之，V 和 Mo 同时参加就更为严峻晶粒度越大，钢中杂质越多，会降低晶界开裂所需应力，从而也会增大再热裂纹倾向一个关于再热裂纹敏感性的阅历公式如下：Δ G1=Cr+3.3Mo+8.1V+10C-2┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈〔3〕 当Δ G1>2 时易裂；Δ G1<1.5 时不易裂将 12Cr1MoV 钢中 Cr、Mo、V、C 的含量代入得Δ G1=〔0.9~1.2〕+3.3*(0.25~0.35)+8.1*(0.15~0.3)+10*(0.08~0.15)-2=1.74~4.285可见 12Cr1MoV 钢再热裂纹倾向较大，在进展消退应力处理之前，假设焊接区存在较大的剩余应力，并有不同程度的应力集中，在热处理过程中就有可能产生再热裂纹针对以上分析，将各类缺陷的防止措施列表如下：表二影响因素 预热温度 线能量 层 温 后 热热处理焊材合金缺 陷及碳含量硬 化 ↑ ↑ ↑ 宜宜↓冷 裂 纹 适当 适当 适当 宜宜↓软 化 ↓ ↓ ↓ —不宜↓再 热 裂 纹 ↑ ↓ ↑ 宜—↓三．焊接施工工艺〔一〕焊接方法的选择 为保证焊接质量，结合本公司实际，选择低氢的钨极氩弧焊和碱性焊条手工电弧焊。

管道公称直径 DN≤50mm 时，用全氩弧焊； DN>50mm 时，承受氩电联焊〔二〕焊接材料的选择及治理 为保证焊缝组织和性能与母材相近，并补充合金元素的烧损，应选择成份与母材相近的焊接材料；为削减焊缝中的氢，应选择低氢的焊接材料因此，对 12Cr1MoV 钢选择焊接材料如下： 表三类别CMnSiCrMoVTi稀土SPбbδsak(%)〔%〕(%)(%)〔%〕(%)(%)〔%〕(%)(%)(MPa)(%)(J/cm²)焊丝标准0.06~0.75~0.45~1.10~0.45~0.20~0.03~0.05≤≤≥≥18≥TIG-R310.121.050.71.400.650.350.060.0250.02550080证明书0.100.850.551.10.490.250.040.050.0250.0255372584焊 条标 准0.05~0.900.601.00~0.40~0.10~ ≤≤≥≥16≥R3170.121.501.650.350.0350.03550080证明书0.100.900.601.20.540.29 0.0350.0355402185焊接材料入库时，应认真核对合格证、质量证明书，符合相应标准后才能投入使用。

将焊材存放在枯燥、通风良好、温度>5℃，且空气相对湿度<60%的库房内；设置焊材二级库，并由一名保管员特地负责焊材的保管、焊丝的清洗、焊条的烘烤、焊材的发放和回收，并做好各种记录；焊丝使用前用砂纸除去外表的氧化膜，并用丙酮擦洗脱脂；焊条使用前按说明书的要求进展烘烤，然后存放到100~150℃恒温箱里随用随取；焊条使用超过 4 小时应重烘烤，并且重复烘烤不得超过 2 次；焊工凭焊接技术员签发的领料单领取焊材〔三〕焊工和热处理工代号治理1. 参与工程施工的全部焊工和热处理工进展统一编号，代号一经确定， 在施工过程中不再变动，一名人员离岗后，其代号即相应空缺2. 焊工登记表上应记录有焊工姓名、对应代号和合格工程3. 焊工将本人焊口焊完后应进展清理，经自检合格后在焊缝四周打上代号钢印；热处理工同上4. 焊接技术人员应将焊接日期、焊缝代号及对应焊工和热处理工的代号在管道轴测图上标出，并作为交工资料〔四〕气象治理1. 管道预制场均用篷布搭设防风棚，防止风、雨、雪的影响2. 现场安装，氩弧焊时风速≥2m/s，手工电弧焊时风速≥5m/s 应使用挡风板3. 空气相对湿度>85%，室外作业在下雨、雪时应停顿施焊。

〔五〕焊接施工程序1. 母材的处理1.1 坡口加工 一律承受机械加工的方法加工坡口公称直径 DN≥100mm 的管道，承受管车床或管道坡口加工机加工坡口；公称直径 DN<100mm 的管道，承受角向磨光机加工坡口为保证焊接接头性能优良，并削减填充量， 我们将公称直径 DN≥200mm 的管道，加工成双 V 型坡口；公称直径DN<200mm 的管道，加工成 V 型坡口1.2 焊前清理 为消退和削减氢的来源并防止渗碳，焊前严格去除坡口两侧各 100~150mm 范围内的油、漆、锈、垢等杂质；坡口及管内外坡口四周用丙酮擦洗脱脂2. 组对、预热2.1 组对 为避开增加内应力和产生应力集中，内外壁应尽量平齐；不得对焊接接头进展加热校正，不得用强力对口2.2 预热 12Cr1MoV 钢点固前必需预热，预热温度为 200~250℃，对固定口、大管径、厚壁管应适当提高预热宽度从对口中心开头，每侧不少于焊件厚度的 3 倍，并力求内外壁温度均匀均承受电加热法预热，用经校验合格的热电偶显示加热温度3. 点固焊 一律承受氩弧焊进展点焊，而且必需由合格焊工施焊，工艺跟正式焊一样，并留意认真检查焊缝质量，如有裂纹、气孔等缺陷应马上磨掉，重点固；每个焊缝应保证足够数量的点固焊缝，点固后不得敲击搬运工件，以免裂开。

严禁在被焊工件外表引燃电弧、试验电流或随便焊接临时支撑物管内不得有穿堂风4. 正式施焊 经焊接工艺评定，承受的标准参数如下：表四公称直径 焊缝 焊接焊接填充金属焊接电流电弧电压钨极直径喷嘴直径氩气流量〔mm〕层次电源方法〔Φ :mm〕〔A〕〔V〕〔mm〕(mm)〔l/min〕DN≤50打底DC+TIGTIG-R31(2.5)75~9012±2Φ 2.5Φ 88~10其余DC+TIGTIG-R31(2.5)75~9512±2Φ 2.5Φ 88~10DN>50打底DC+TIGTIG-R31(2.5)75~10012±2Φ 2.5Φ 88~10其余DC-SMAWR317(3.2;4.0)90~14026~36 在施工中还应留意以下几点：4.1 层间温度应不低于预热温度，且不高于 400℃4.2 对于厚壁管，打底层厚度不能低于 3~4mm，如达不到这一要求，仍承受氩弧焊进展填充；打底完后应准时填充；多层多道焊时应逐层进展自检， 合格前方可施焊次层，并且接头应错开，层间用不锈钢丝刷将氧化物和焊渣去除干净4.3 为削减焊接变形和接头缺陷，直径大于 194mm 的管道对接焊口，宜实行两人。