15CrMo鋼焊接工藝參數(shù)//15CrMo合金管試驗(yàn)方案
15CrMo鋼
焊前準(zhǔn)備
試件采用15CrMo鋼管,規(guī)格為φ325×25,坡口型式及尺寸見(jiàn)圖1。
焊前用角向磨光機(jī)將坡口內(nèi)外及坡口邊緣50mm范圍內(nèi)打磨至露出金屬光澤,然后用丙酮清洗干凈。
試件為水平固定位置,對(duì)口間隙為4mm,采用手工鎢極氬弧焊沿園周均勻點(diǎn)焊六處,每處點(diǎn)固長(zhǎng)度應(yīng)不小于20mm。焊條按表2的規(guī)范進(jìn)行烘烤。
表2 焊條烘烤規(guī)范
焊條型號(hào) 烘烤溫度 保溫時(shí)間
E8018-B2 300 ℃ 2h
E309Mo-16 150 ℃ 1.5h
2.3 焊接工藝參數(shù)
按方案Ⅰ焊前需進(jìn)行預(yù)熱,根據(jù)Tto-Bessyo等人提出的計(jì)算預(yù)熱溫度公式:
To=350√[C]-0.25(℃) 式中,To——預(yù)熱溫度,℃。
[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——成分碳當(dāng)量;
[C]p——尺寸碳當(dāng)量; S——試件厚度(本文中S=25mm);
[C]x=C (Mn Cr)/9 7/90Mo=0.361
[C]p=0.045 則To=138℃ 因此預(yù)熱溫度選為150℃。采用氧-乙炔焰對(duì)試件進(jìn)行加溫,先用測(cè)
控制采用DJK-A型電加熱器自動(dòng)控溫儀。
3 焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)
試件焊后按JB4730-94《壓力容器無(wú)損檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行100%的超聲波探傷檢驗(yàn),焊縫Ⅰ級(jí)合格。按JB4708《鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)。評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表5。
表5 焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)結(jié)果
試驗(yàn)方案 拉伸試驗(yàn) 彎曲試驗(yàn) 沖擊韌性試驗(yàn)aky(J/cm2)
抗拉強(qiáng)度δb/Mpa 斷裂部位 彎曲角度 面彎 背彎 焊縫 熔合線 熱影響區(qū)(HAZ)
方案Ⅰ 550/530 母材 50。 合格 合格 84.8 162 135.6
方案Ⅱ 525/520 母材 50。 合格 合格 79.4 109.2 96.7
從拉伸試驗(yàn)結(jié)果可知,兩種方案的拉伸試樣全部斷在母材,說(shuō)明焊縫的抗拉強(qiáng)度高于母材;彎曲試驗(yàn)全部合格,說(shuō)明焊縫的塑性較好。根據(jù)表5中的沖擊韌性試驗(yàn)結(jié)果可知,方案Ⅰ的沖擊韌性明顯高于方案Ⅱ,證明方案Ⅰ的焊后熱處理規(guī)范比較理想,高溫回火不僅達(dá)到了改善接頭組織和性能目的,而且使韌性與強(qiáng)度配合適當(dāng)。從室溫機(jī)械性能結(jié)果可知,所推薦的兩種焊接工藝方案均可用于現(xiàn)場(chǎng)施工。方案Ⅰ采用了與母材成分接近的焊條,焊縫性能同母材匹配,焊縫應(yīng)具有較高的熱強(qiáng)性,焊縫在高溫下長(zhǎng)期使用不易破壞。難點(diǎn)是焊后熱處理規(guī)范較為嚴(yán)格,回火溫度和保溫時(shí)間及加熱和冷卻速度控制不當(dāng)反而會(huì)引起焊縫性能下降。方案Ⅱ采用了奧氏體不銹鋼焊條施焊,雖然可以省去焊后熱處理,但由于焊縫與母材膨脹系數(shù)不同,長(zhǎng)期高溫工作時(shí)可發(fā)生碳的擴(kuò)散遷移現(xiàn)象,容易導(dǎo)致焊縫在熔合區(qū)發(fā)生破壞。因此,從使用可靠性考慮,現(xiàn)場(chǎng)采用方案Ⅰ施焊更為穩(wěn)妥。
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