合金钢12Cr1MoV厚壁管道焊缝裂纹的防止行业资料冶金工业_行业资料-冶金工业.pdf

合金钢 12Cr1MoV 厚壁管道焊缝裂纹的防止 摘 要：合金钢 12Cr1MoV 的化学成分，是在 Cr-1Mo 合金的基础上，加入质量分数在 0.15 0.3%钒的耐热钢，这种钢具有较强抗氧化性和耐热性，其工作温度可高达 580 C,在化工、石油、电力行业中使用非常广泛。12Cr1MoV 钢属于珠光体耐热钢，由于 含碳量及合金元素较多，使塑性、韧性降低，焊接性变差，焊件焊接后极易出现裂 纹。2010 年我公司承建的河南永城龙宇煤化工项目 220 吨锅炉工程，热电车间的 高压蒸汽管道采用的是 12Cr1MoV 合金钢材质，管径为$426mm 厚度为S=36mm 的 厚壁管道，其施工中的难点就在于如何在焊接过程及热处理上对焊缝裂纹的有效防 止。关键词：合金钢 12Cr1MoV 厚壁管道 焊接裂纹 防止 1 常见焊缝裂纹成因分析 12Cr1MoV 钢属于低合金钢耐热钢，加热后在空气中冷却具有明显的淬硬倾向，焊接时 在焊缝及热影响区易产生硬脆的马氏体组织，这不仅影响焊接接头的力学性能，还会产生很 大的内应力，常导致焊缝和热影响区出现冷裂纹。冷裂纹多出现在焊道与母材熔合线附近的 热影响区中，多为穿晶裂纹。冷裂纹具有延迟性质，故又叫做延迟裂纹。冷裂纹产生的原因 如下：焊接接头（焊缝和热影响区及熔合区）的淬火倾向严重，产生淬火组织，导致接头性 能脆化；焊接接头含氢量较高，并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子，造成非常大的局部压 力，使接头脆化，由于氢的扩散需要时间，所以由氢所致的裂纹在焊后需延迟一段时间才会 出现；在多层焊时，焊缝应变集中的情况下，由于拉伸应变超过了金属塑性变形能力而产生。防止这类裂纹的措施包括：合理的预热和后热；降低焊缝中的氢含量；减小拘束应力，避免 应力集中。而在焊接过程中产生的热裂纹，多产生在焊缝熔合线附近的母材中，有时也产生于多 层焊的先施焊的焊道内。其形成原因：由于在焊接热的作用下，焊缝熔合线外侧金属内产生 沿晶界的局部熔化，以及在随后冷却收缩时引起的沿晶界液化层开裂。造成这种裂纹的情况：焊缝金属的晶界上存在低熔点共晶体，焊接接头存在拉应力。热裂纹是在高温下形成的，焊 后立即出现。防止这类裂纹的原则为：严格控制母材杂质含量；合理选用焊接材料；尽量减 少焊接热的作用。再热裂纹的产生，一般认为当焊后再次加热到 500700C时，在热影响区的过热区内，由于特殊碳化物析出引起的晶内二次强化，一些弱化晶界的微量元素的析出，以及使焊接应 力松弛时的附加变形集中于晶界，而导致沿晶开裂。这种裂纹都发生在由严重应力集中的热 影响区的粗晶区内。为了防止这类裂纹的产生，应尽量减少焊缝区的内应力和应力集中。2 防止焊缝裂纹的措施 在焊条的选用上，选用碱性焊条，减少焊缝金属中氢的含量，提高焊缝金属塑性。在 本工程 12Cr1MoV 钢管道的焊接中，焊丝采用直径$2.5mm 的 TIG-R31（H08CrMnSi1MoV焊 丝，焊条采用 R317 焊条，直径为$3.2mm$4.0mm=焊接前，焊条应严格进行烘烤，烘烤 温度 350C,恒温温度 150C,恒温时间 1h,并保证在低氢状态下使用。由于是厚壁管道，所以坡口宜采用机械加工较为合理，坡口形式采用带钝边双 U 型坡口，钝边 23mm 坡口角度为 6065，对口间隙 13mm 如下图：焊接前仔细清除焊道两边 10mm 范围内的油污、水渍、浮锈、毛刺等，至金属光泽，减 少氢的来源。组装焊件时应避免强力组对，若强力组对，会使焊缝处存在大的组装应力，焊 后再热过程中，容易引发再热裂纹，因此组装时要避免强力组装，减少组装应力。预热是珠光体耐热钢焊接的重要措施。焊件未预热或预热温度太低，焊件冷却速度过快 都会加重焊缝及热影响区硬化。焊前预热也有助于焊接区氢的逸出，减小焊接应力，防止产 生焊接延迟裂纹。预热可以降低残余应力，形成对裂纹不敏感的组织。珠光体耐热钢焊前按 规范要求进行预热，也可以在很大程度上防止再热裂纹的产生。12Cr1MoV 钢的预热温度控 制在 200300C，预热区域以焊缝为中心，两侧宽度大于所焊接焊件壁厚的 3 倍，且不得 少于 100mm 要保证焊件内外表面均达到规定的预热温度。焊接焊件时，应制定合理的焊接工艺参数，正确的焊接操作，减缓焊缝的冷却速度，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，从而减小热裂纹的产生几率。本工程的 12Cr1M oV 合金钢管道，在焊接时，采用 氩弧焊打底，电流控制在 100140A 范围内，电压控制在 1822V 之间，焊接时采用短弧，焊枪尽可能与焊件表面垂直，有利于氩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。在焊接接头位置，采用砂轮机打磨弧坑，将弧坑处的收弧裂纹和气孔等焊接缺陷清除，然后继续焊接。氩弧焊 打底完成以后，采用0 3.2mm 的焊条填充，电流控制在 110130A 范围内，电压控制在 20 22V 之间，填充时应采用短弧焊接，且热输入量不宜过大，使被焊的这一段焊缝在较短时间 内重复加热，其目的是为了使焊缝及热影响区缓慢冷却。焊接层间必须彻底清理焊渣，发现 有气孔等焊接缺陷时，用砂轮机进行打磨。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；最后采用$4.0mm 的焊条进行盖面，电流控制在 140180A 范围内，电压控制在 2225V 之间，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。焊缝余高控制在 13mm 避免焊接接头在使用 中产生应力集中。由于管径大，且管壁厚，所以应控制层间温度。焊接过程中应保证预热范 围内的母材（内外表面）温度也不低于预热温度，且层间温度不低于 250C,不高于 350Co 由于焊缝成形的好坏影响应力集中的大小，再热裂纹易产生于应力集中的热影响区的粗 晶区。焊缝与母材过渡不圆滑，焊缝余高过高或存在咬肉、未熔合、未焊透等缺陷，在焊后 再热过程中均能诱发再热裂纹。因此焊接过程中应尽可能的控制焊缝成形，合理的安排焊接 顺序，减少焊缝余高，避免咬边及根部未焊透等缺陷以减小焊接应力。对成形不理想或存在 缺陷的部位进行修补，以达到降低焊接应力的作用，从而控制再热裂纹的产生。焊接过程中应避免中断，尽量一次性连续焊完；若中断焊接工作，应保证焊缝坡口及两 侧各不小于 150m m 的范围内的温度不低于预热温度，直至焊接工作重新开始。中断过程应对 有关毒品的知识通过图文并茂通俗易懂的图片的故事教育和引导学生远离毒品提高拒毒防毒意识教学重点知道什么是毒品吸毒的危害提高抵制毒品的能力教学准备学生收集资料教师借助图片多媒体辅助教学教学过程一出示题目珍爱过毒品那么你们知道什么是毒品吗毒品都有哪些呢哪位同学能给大家介绍一下学生回答讲解让学生看图片毒品的品种很多一般我们知道的有吗啡杜冷丁海洛因大麻可卡因冰毒摇头丸白粉它的来源也很广既有天然生长的植物又有从天病如果服用过量则可导致死亡讨论观看图片由美丽的罂粟花到可怕的毒品的演变过程教师看了这些图片同学们有什么感想学生发言总结罂粟花漂亮吗可是有谁会想到这么漂亮的花朵会变成吃人的毒品外表的美丽并不代表内心的善良焊件采取保温措施，如对焊缝缠绕保温棉、或者加热片，防止焊缝由于过快冷却，产生冷裂 纹。每道焊缝焊接工作结束后，必须立即进行后热处理。焊后加热到 200300 C的后热处 理，可以有效地消除焊缝中的扩散氢，从而减少焊缝中残存的空穴，有利于防止再热裂纹的 产生。同时焊后后热可以使得焊缝晶界的有害杂质 S、P 等进行一步弥散，减小焊接应力，同时减少因 S、P 等杂质偏析而导致的再热裂纹。合金钢管道在焊后应及时进行焊后热处理来消除或减少热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，同时有利于氢的逸出，从而减少冷裂纹倾向，以避 免焊缝裂纹的产生。在对 12Cr1MoV 厚壁管道进行热处理时，焊缝热处理升温速度，当升至 400C以上时，加热速率应控制在 142C/h 范围内（升温速率 205 X 25/SC/h,3为焊件厚 度，本工程的高压蒸汽主管道厚度 3=36mm 由此计算该升温速率）。对焊件加热至 720 750C,恒温 1.5h 后，再按规定的降温速度，冷却至室温。恒温后的降温速度为 42C/h（降 温速率 60 X 25/3 C/h，由此计算降温速度）。在降温过程中，当温度低于 400 C以下时，可使焊件自然冷却。3 结论 12Cr1MoV 厚壁管道（管径为$426mm 厚度为3=36mm 在焊接时，通过正确的焊前预 热，合理的焊接工艺，及时的焊后热处理等一系列措施的保证下，河南永城龙宇煤化工项目 220 吨锅炉工程，热电车间整个高压蒸汽管道的焊接合格率达到 98%以上，未出现一道焊接 裂纹，由此证明合金钢厚壁管道在焊接中产生的裂纹是可以控制和防止的。有关毒品的知识通过图文并茂通俗易懂的图片的故事教育和引导学生远离毒品提高拒毒防毒意识教学重点知道什么是毒品吸毒的危害提高抵制毒品的能力教学准备学生收集资料教师借助图片多媒体辅助教学教学过程一出示题目珍爱过毒品那么你们知道什么是毒品吗毒品都有哪些呢哪位同学能给大家介绍一下学生回答讲解让学生看图片毒品的品种很多一般我们知道的有吗啡杜冷丁海洛因大麻可卡因冰毒摇头丸白粉它的来源也很广既有天然生长的植物又有从天病如果服用过量则可导致死亡讨论观看图片由美丽的罂粟花到可怕的毒品的演变过程教师看了这些图片同学们有什么感想学生发言总结罂粟花漂亮吗可是有谁会想到这么漂亮的花朵会变成吃人的毒品外表的美丽并不代表内心的善良