淺談1Cr5Mo鋼管道焊接裂紋的控制措施

1、淺談lcrsmo鋼管道焊接裂紋的控制措施張波（中石化第四建設有限公司300270）摘要：石油化工裝置高溫管道很多都采用lcr5mo耐熱鋼管，它在高溫下有 很好的抗氧化性和熱強性，但是，lcr5mo淬硬傾向大，焊接性較差，如果焊接 工藝不當、工藝紀律不嚴格，極易產(chǎn)生延遲裂紋。本文簡要分析lcr5mo鋼焊接 裂紋產(chǎn)牛的主要因素，并有針對性地從焊材管理、預熱、焊接工藝及過程控制、 焊后熱處理、無損檢測等方面提出了控制lcrsmo鋼裂紋產(chǎn)牛的幾項措施,為確保 lcr5mo鋼焊接質(zhì)量提供了有力的保證。關鍵詞：lcr5mo鋼；焊接裂紋；質(zhì)量控制措施1刖呂鑒于lcrsmo鋼淬硬傾向大，屬于裂紋敏感性材料，焊

2、后容易產(chǎn)牛延遲裂紋，而r lcr5mo鋼幾乎均是用在高溫部位，一旦焊縫出現(xiàn)裂紋將給裝置帶來極大的 安全隱患，甚至發(fā)牛重大質(zhì)量事故，所以對lcr5mo鋼的焊接裂紋控制就顯得尤 為重要，也是木文研究的關鍵所在。2 lcr5m。鋼焊接裂紋產(chǎn)生的主要因素分析2.1 lcr5mo鋼淬硬傾向鋼的淬硬傾向主要取決于化學成分、壁厚、焊接工藝和冷卻條件等，焊接時 鋼的淬硬傾向越大，越容易產(chǎn)牛裂紋。lcr5mo鋼的化學成分和機械性能見表1 和表2所示。由上表所示可知，lcr5mo鋼的化學成分中的主要合金元素即為珞和鈕,這就決定了 lcr5mo鋼具有淬硬傾向，焊接時就容易產(chǎn)牛裂紋。2.2焊接接頭的應力影響由于焊接時

3、不均勻加熱及冷卻過程中產(chǎn)生的熱應力和結(jié)構(gòu)自身拘束條件所 造成的應力，會引起氫的聚集，誘發(fā)延遲裂紋。2.3氫的作用焊接接頭的含氫量越高,則裂紋的敏感性越大。焊接時在高溫作用下,將有大 量的氫溶解在熔池中，在隨后的冷卻和凝固過程中，由于溶解度的急劇降低，氫極 力逸出，但因冷卻很快，使氫來不及逸出而留在了焊縫金屬中。當氫聚集到一定濃 度時，就會破壞金屬中原子的結(jié)合鍵，使金屬內(nèi)出現(xiàn)一些微觀裂紋,在應力持續(xù)作 用下，氫不斷聚集，微觀裂紋不斷擴展，直接發(fā)展為宏觀裂紋，最后斷裂。3減少裂紋產(chǎn)生的控制措施綜上所述，由產(chǎn)生裂紋的主要因素可知，要控制裂紋的產(chǎn)生就要通過有效的 減少氫源、降低淬硬傾向?qū)缚诘挠绊懠跋?/p>

4、除焊口焊接應力，因此對于lcr5mo 鋼的施工要嚴格把握焊接工藝要點，對焊接材料領用、焊口預熱、焊接工藝及熱 處理等工序采取強有力的控制措施。3.1減少氫源措施焊縫中的氫主要來源于母材和焊接材料，母材和焊絲中的鐵銹、油污等在焊 接高溫下產(chǎn)生氫，擴散到焊縫中去，因此可以通過以下措施減少氫源。a）選用合格的低氫型焊條，檢查進場焊材材料質(zhì)量證明文件，確保焊接材料 合格。b）焊條使用前應按焊條說明書進行烘烤，并有烘烤記錄。c）焊絲使用前必須清除銹斑和污油并露出金屬光澤。d）織對前應將坡口及其內(nèi)外表面不少于20mm范圍內(nèi)的油污、氧化皮、銹等 清除干凈，并用砂輪打磨直至露出金屬光澤。3.2降低淬硬傾向影響

5、的措施由于lcr5mo鋼具有淬硬傾向性，焊接性較差，容易出現(xiàn)裂紋，致使其焊接 工藝比較復雜，通過有效的控制焊接工藝才能防止或降低裂紋出現(xiàn)的幾率。3.2.1焊前檢查焊接前應對加工后坡口及內(nèi)外表面20mm范圍內(nèi)進行表面檢查，必要時進 行磁粉或滲透檢測，以確保坡口表面不得有夾雜、裂紋、分層等缺陷。3.2.2焊前預熱預熱可以改變焊接過程的循環(huán)，遏制或減少淬硬組織的形成，減少焊接殘余 應力，使氫易于從焊接接頭中擴散岀來，從而降低延遲裂紋傾向，是防止珞銅鋼 焊接接頭產(chǎn)生延遲裂紋和再熱裂紋的有效措施之一。a）預熱升溫應緩慢而均勻，防止局部過熱，火焰加熱采用數(shù)字觸點式溫度計, 檢測預熱溫度測點應均勻分布。電加

6、熱預熱溫度的測量用熱處理設備上的熱電偶 測量。b）預熱范圍應以對口中心線為基準，兩側(cè)各不小于3倍壁厚，且大于等于 50mm。3.2.3焊接技術要求a）lcr5mo鋼接頭焊接，當達到預熱溫度并持續(xù)5min后應立即進行底層焊道 的焊接且應一次連續(xù)焊完。b）焊接底層焊道時應封住管口，以免管子內(nèi)形成穿堂風，影響焊接質(zhì)量。c）底層焊道焊完后，應立即進行下一層的焊接且應連續(xù)焊完，如中斷焊接應 立即進行300-350 oc nt間不少于30min的后熱處理，然后保溫緩冷。中斷后繼 續(xù)施焊應重新預熱。d）多層焊接時道間溫度應等于或略高于預熱溫度，否則應予以加熱。3.3消除焊口焊接應力的措施lcr5mo鋼焊口的

7、焊后熱處理就是指對焊口進行高溫冋火，利用金屬高溫下 強度的降低，而把彈性應變轉(zhuǎn)變成塑性應變以達到消除焊接殘余應力的目的，同 時改善金屬組織，提高接頭的綜合力學性能。a）焊后應立即進行熱處理，熱處理采用電加熱方法，在熱處理過程中應能準確 地控制加熱溫度且使焊件溫度分布均勻。b）熱處理的加熱范圍以焊縫為中心，兩側(cè)各不小于焊縫寬度的三倍（且不小 于25mm）,加熱區(qū)以外的100mm范圍內(nèi)應予以保溫。c）溫度控制準確，熱處理過程中恒溫溫度偏差不應超過±25°c,且不 超過熱處理溫度范圍，測溫元件采用熱電偶并用自動記錄儀記錄熱處理曲線，測 溫點設在加熱區(qū)口不少于1點。d）

8、焊后熱處理應按規(guī)范要求參數(shù)嚴格的控制升溫、恒溫和降溫過程。e）熱處理后100%硬度檢測，硬度值超過規(guī)定，應加倍檢查，并查明原因， 對不合格的焊口從新進行熱處理并做硬度檢測。3.4加強裂紋的檢測工作工藝管道焊口熱處理后要按照設計要求進行rt無損檢測，焊口的無損檢測 必須在焊口熱處理完成口焊口焊接完成24小吋之后進行。要從檢測人員管理、檢測工藝、檢測時機、點口覆蓋性、返修、擴探及隨機 抽檢等方面加強質(zhì)量控制，確保無損檢測的質(zhì)量符合要求。同時要有專門的無損 檢測高級成員組對rt底片進行100%復審，對可疑底片進行進一步確認或進行復 測。4案例分析4.1失敗項目2004年，上海金山石化常減壓項目，由于

9、管理失誤，部分人員對珞鉗鋼的 施工技術要求不重視，個別出現(xiàn)焊接前不預熱、不執(zhí)行焊接工藝紀律、不進行氮 弧打底而直接手工電弧焊進行焊接、焊后未能及時熱處理、焊口也沒能及時做到 后熱處理，造成檢測后出現(xiàn)多處裂紋返片，給工程帶來了巨大的損失。4.2成功項目2006年，廣州項0的常減壓裝置及加氫聯(lián)合裝置都存在著大量的銘鉗鋼管 道的施工。項目嚴格執(zhí)行了焊接工藝紀律：焊材發(fā)放嚴格把關、焊前預熱、焊接 過程的層間溫度嚴格控制、安排專門的檢查員對焊口道間溫度檢查，并形成記錄 文件，焊后未能及吋熱處理的焊口都進行了后熱處理，及吋的無損檢測等，在這 一系列的措施下達到所有焊口未出現(xiàn)一張裂紋返片的好成績，也給公司樹立了很 好的企業(yè)形象。5結(jié)論根據(jù)上述理論、數(shù)據(jù)分析和實例對比可看出為防止lcr5mo鋼的焊接裂