陳春旭30mm_15crmor低合金熱強鋼高壓鍋爐筒體

1、 安徽機電職業(yè)技術學院 焊接標準的應用課程設計指導書系 別： 機械工程系 班 級： 焊接3121 姓 名： 陳春旭 學 號： 27 20142015學年 第一學期目錄 TOC o 1-1 h z u HYPERLINK l _Toc402732034 一、 設計依據(jù) PAGEREF _Toc402732034 h 3 HYPERLINK l _Toc402732035 二、 焊接接頭的基本要求 PAGEREF _Toc402732035 h 3 HYPERLINK l _Toc402732036 三、 Cr-Mo低合金鋼簡介 PAGEREF _Toc402732036 h 3 HYPERLIN

2、K l _Toc402732037 四、 焊接材料的選擇及工藝措施 PAGEREF _Toc402732037 h 4 HYPERLINK l _Toc402732038 五、 坡口選擇與加工 PAGEREF _Toc402732038 h 5 HYPERLINK l _Toc402732039 六、 焊接 PAGEREF _Toc402732039 h 5 HYPERLINK l _Toc402732040 七、 焊后熱處理 PAGEREF _Toc402732040 h 7 HYPERLINK l _Toc402732041 八、 焊接操作注意事項 PAGEREF _Toc40273204

3、1 h 8 HYPERLINK l _Toc402732042 九、焊縫的檢驗與評定 PAGEREF _Toc402732042 h 8 HYPERLINK l _Toc402732043 十、 參看文獻 PAGEREF _Toc402732043 h 10 HYPERLINK l _Toc402732044 30mm 15CrMoR低合金熱強鋼高壓鍋爐筒體焊接工藝參數(shù) PAGEREF _Toc402732044 h 1130mm 15CrMoR低合金熱強鋼高壓鍋爐筒體一、設計依據(jù)本次對30mm 15CrMoR低合金熱強鋼高壓鍋爐筒體的焊接工藝的設計，主要是依據(jù)國際焊接標準體系和國內焊接標準體

4、系。其中主要應用了焊接材料及其檢驗、焊接的試驗和檢驗、一般要求、健康與安全等標準。二、焊接接頭的基本要求力學性能（見表1）表1 力學性能bMPa5（%）彎曲角度（）（d=3a）沖擊試驗其它缺口變形試驗溫度AkvJ560100V5049b（350）420MPas（350）365MPa三、Cr-Mo低合金鋼簡介Cr-Mo鋼是目前世界上廣泛使用的熱強鋼和抗氫鋼。由于在低碳鋼中加入了Cr，Mo等合金元素，大大的提高了鋼的綜合性能。如：具有良好的高溫力學性能，抗高溫氧化性能，抗腐蝕性能，良好的韌性，工藝性能和可焊性，故廣泛用于制造石油化工，煤轉化，核電，汽輪機缸體，火電等使用條件苛刻，腐蝕介質復雜的大型

5、設備。本次設計的15CrMoR低合金熱強鋼的化學成分、力學性能和冷彎性能、高溫持久強度和基本許用應力分別見表2，表3，表4和表5。表2 15CrMoR低合金熱強鋼的化學成分CSiMnPSCrMo 表3 15CrMoR低合金熱強鋼的力學性能和冷彎性能鋼板狀態(tài)力學性能和冷彎性能正火加回火板厚（mm）抗拉強度屈服強度拉伸率溫度冷彎試驗180b=2a60-100450-5902751920d=3a表4 15CrMoR低合金熱強鋼的高溫持久強度溫度（）480500530550600104h34918016312049105h3291201198129表5 15CrMoR低合金熱強鋼的基本許用應力（MPa

6、）溫度（）2010020030040050015CrMoR14914896四、焊接材料的選擇及工藝措施焊縫的組織和性能在很大程度上取決于焊接材料，Cr-Mo耐熱鋼焊接接頭應具有與母材相同的抗氧化性和熱強性，應選用焊縫性能與母材匹配的焊接材料，并且不低于產品的最低性能指標。15CrMoR鋼的焊接材料通常有兩種，一種為選用與母材相匹配的耐熱鋼焊條，另一種采用奧氏體鋼焊條。采用奧氏體焊條由于焊縫金屬與母材的膨脹系數(shù)不同，長期高溫工作還可能發(fā)生碳的擴散遷移現(xiàn)象，容易導致在熔合區(qū)發(fā)生破壞。因此，該焊接工藝較多應用于局部補焊或者焊后不易進行熱處理的部位，15CrMoR鋼焊接較普遍采用耐熱鋼焊條。另外，為了

7、滿足高溫抗氫腐蝕要求，焊接材料必須保證Cr和Mo的含量，盡量降低焊縫中C、S、P的含量；為了減小焊縫回火脆性，還要控制焊接材料中的含Si量，并限制微量元素Sn、Sb、As等的含量。但為了防止結晶裂紋傾向，焊縫含碳量往往要比母材低（一般不低于0.07%）。焊條電弧焊的焊條選取E5515-B2(化學成分見表6，力學性能見表7，烘干時間溫度見表8），埋弧焊焊絲和焊劑選用H13CrMoA+HJ250G(化學成分見表9）依據(jù)標準：GB/T5118-1995 低合金鋼焊條GB10045-88 碳鋼藥芯焊絲GB12470-90 低合金鋼埋弧焊用焊劑表6 E5515-B2的化學成分CMnSiCrMoPS規(guī)范表

8、7 E5515-B2的力學性能焊條參數(shù)（MPa）b（MPa）s（MPa）s（%）Akv（20）（J）規(guī)格4405404401727為了防止焊縫產生再熱裂紋，應注意：適當提高預熱溫度和道間溫度；采用低熱輸入焊接方法和工藝，以縮小焊接接頭過熱區(qū)的寬度，限制晶粒長大；選擇合理的熱處理工藝，盡量縮短在敏感溫度區(qū)間的停留時間。因此如何選擇合適的焊接熱輸入、焊接方法和工藝、合理的熱處理工藝及接頭形式是保證焊接接頭能否安全運行的關鍵所在。表8 E5515-B2使用前烘干時間溫度表牌號規(guī)格烘干溫度（）烘干時間（h）E5515-B24003501表9 H13CrMoA化學成分CMnSiCrMoPS規(guī)范五、坡口的

9、選擇及加工筒體縱縫坡口采用火焰自動切割。切割前，須將坡口兩側各200mm范圍內預熱至150，切割后用磨光機打磨坡口表面，并進行著色檢測，無任何缺陷為合格。坡口形式見圖1，加工參數(shù)見表10。依據(jù)標準：GB986-88 埋弧焊焊縫坡口的基本形式和尺寸圖1 坡口形式表10 坡口加工參數(shù)工件厚度名稱坡口角間隙焊接位置襯墊80mmV型焊縫616mm平焊15mm六、焊接焊接工藝評定依據(jù)標準：JB/T6963-93 鋼制件熔化焊工藝評定根據(jù)試件實際需要分別進行了埋弧焊、焊條電弧焊工藝評定。依據(jù)標準，焊前對試板進行了預熱，預熱方式采用覆帶式電加熱帶，預熱溫度175。焊接過程中嚴格控制道間溫度不低于150，并在

10、焊后立即進行2752h的消氫處理。無損檢測合格后進行焊后消應力熱處理。熱處理溫度為660。焊接過程中嚴格控制了焊接熱輸入，埋弧焊為32kJ/cm，焊條電弧焊22kJ/cm。焊接工藝評定結果見表11。表11 工藝評定結果焊接方法焊材型號b/MPa彎曲d=4aAkV/J/MPa(545）焊縫區(qū)熱影響區(qū)埋弧焊H13CrMoA+HJ250G560180合格13365350焊條電弧焊E5515-B2495180合格149117390組對組對時的定位焊采用焊條電弧焊，焊條電弧焊選用R307，3.2mm，焊前預熱采用火焰均勻加熱，加熱至200時進行定位焊。定位焊焊縫厚度不小于8mm，焊縫長度每隔200mm焊

11、100mm。定位焊縫要求與正式焊縫相同，不能存在任何缺陷，尤其是收弧部位無弧坑裂紋，定位焊縫焊完后，用火焰進行均勻加熱，加熱到200后用巖棉保溫緩冷。焊接工藝焊接前，清理焊道兩側20mm范圍內油，銹等污物。先焊內側焊縫，然后從外側清根后再焊外側焊縫。焊前采用電加熱帶對整條焊縫進行預熱，預熱寬度為坡口兩側各不小于200mm范圍。電加熱帶放置在外側焊縫處，內側用巖棉進行保溫。預熱過程隨時用遠紅外測溫儀測溫，保證預熱溫度的均勻性，溫度升至200后斷電進行焊接。采用焊條電弧焊進行打底焊（焊條電弧焊焊接工藝參數(shù)見表12），焊完后，采用碳弧氣刨進行清根，清根前焊縫溫度要求不低于200，否則要進行預熱處理。

12、采用埋弧焊時焊接參數(shù)嚴格執(zhí)行焊接工藝結果，并嚴格控制焊接熱輸入。每條焊縫要一次焊完，中間不得停留，并嚴格控制道間溫度不低于200，否則應重新進行加熱。打底焊縫焊完后，采用碳弧氣刨進行清根，清根前焊縫溫度要求不低于200，否則要進行預熱處理。（埋弧自動焊焊接工藝參數(shù)見表13,焊道分布見圖2）表12 焊條電弧焊焊接工藝參數(shù)焊接方法焊條直徑焊接電流電弧電壓焊接速度焊條電弧焊180A22V50mm/min每條焊縫焊完后立即進行2752h的消氫處理，以降低擴散氫含量，并促使焊縫晶界的有害雜質進行一步彌散，減少因S，P等雜質偏析而導致的裂紋，同時降低焊接接頭硬度，提高焊接接頭的沖擊韌度，避免延遲裂紋的產生

13、。表13 埋弧自動焊焊接工藝參數(shù)焊道序號焊絲直徑/mm焊接電流/A電弧電壓/V焊接速度/（m/h）47003828675372665036256753726圖2 焊道分布圖（注：為用焊條手工焊打底；為三道自動埋弧焊從下至上依次焊接；為四道自動埋弧焊從下至上依次焊接；為五道自動埋弧焊從下至上依次焊接；六道自動埋弧焊從下至上依次焊接；七道自動埋弧焊從下至上依次焊接。）七、焊后熱處理對于低合金耐熱鋼來說，焊后熱處理的目的不僅是消除焊接應力，而且更重要的是改善金屬組織，降低焊縫及熱影響區(qū)硬度，提高接頭的高溫蠕變強度和組織穩(wěn)定，達到提高接頭的綜合性能的目的。由于低合金耐熱鋼在370-565溫度區(qū)間長期運

14、行過程具有回火脆性，因此在選擇熱處理工藝時一定要避免在此溫度區(qū)間長時間停留。溫度的確定見表14。表14 熱處理焊接接頭的力學性能溫度/接頭b/MPa母材b/MPaAkV/J焊縫區(qū)熱影響區(qū)母材66020560500152112182由表可知熱處理溫度在66020，為避免15CrMoR在370-565這一溫度帶出現(xiàn)韌性下降現(xiàn)象，降溫過程中在400以下要加快冷卻速度。熱處理工藝見圖3。圖3 熱處理工藝八、焊接操作注意事項依據(jù)標準：GB9448-88 焊接與切割安全手工電弧焊勞保用品穿戴規(guī)范且完好無損；清理工作場地，不得有易燃、易爆品（要仔細檢查，不能麻痹大意）；檢查焊機和所使用的電動工具；焊接電纜、

15、焊鉗、面罩等工具完好，焊把線接地良好；操作時，必須先戴面罩然后再開始操作，避免弧光直射眼睛；在實操過程中督促和檢查勞保用品的穿戴、安全操作規(guī)程的執(zhí)行情況。埋弧自動焊正確穿戴勞保用品，勞保用品必須完好無損；電源和控制箱的殼體必須可靠接地；清除焊車行走通道上可能造成與焊件短路的金屬物件，避免因短路中斷焊接；按“起動”按鈕前，應放好焊劑，以免出現(xiàn)明?。唤油娫春?，不可觸及電纜接頭、焊絲、導電嘴、焊絲盤及支架等帶電體，防止觸電；焊接時，應能及時排除煙塵、粉塵等有害氣體；在實作過程中督促、檢查勞保用品的穿戴和安全操作的執(zhí)行情況。九、焊縫的檢驗與評定依據(jù)標準：ISO17637：2003 焊縫的無損檢測熔化

16、焊接頭外觀檢測焊后對焊接接頭進行外觀檢測，按照ISO17637：2003焊縫的無損檢測熔化焊接頭外觀檢測為依據(jù)，主要檢測有無表面夾雜、表面氣孔、表面未熔合、未焊透、表面裂紋、焊瘤、咬邊等缺陷。依據(jù)標準：GB3323-87 鋼熔化焊對戒接頭射線照相和質量分級焊后對焊接接頭進行X射線探傷，焊縫內部質量依據(jù)GB3323-87鋼熔化焊對戒接頭射線照相和質量分級中B 級焊縫標準來要求，檢驗是否合格。依據(jù)標準：GB2649-89 焊接接頭機械性能試驗取樣方法GB2651-89 焊接接頭拉伸試驗方法對焊接試板焊接后，按照GB2649-89焊接接頭機械性能試驗取樣方法切取加工板狀拉伸試樣。按照GB2651-8

17、9焊接接頭拉伸試驗方法進行拉伸試驗，測的b，。依據(jù)標準：GB2649-89 焊接接頭機械性能試驗取樣方法GB2650-89 焊接接頭沖擊試驗方法對焊接試板焊接后，按照GB2649-89焊接接頭機械性能試驗取樣方法切取加工板狀拉伸試樣。按照GB2650-89焊接接頭沖擊試驗方法進行焊接接頭的沖擊試驗，測定15CrMoR鋼焊接接頭的沖擊吸收功，評價HAZ的沖擊韌性。缺口采用夏比V型缺口。依據(jù)標準：GB2649-89 焊接接頭機械性能試驗取樣方法GB2653-89 焊接接頭彎曲及壓扁試驗方法對焊接試板焊接后，按照GB2649-89焊接接頭機械性能試驗取樣方法切取加工板狀拉伸試樣。按照GB2653-8

18、9焊接接頭彎曲及壓扁試驗方法進行焊接接頭彎曲性能試驗，通過對15CrMoR鋼焊后接頭進行側彎試驗評價該鋼材接頭的抗彎去性能。十、參考文獻GB/T5118-1995低合金鋼焊條GB10045-88 碳鋼藥芯焊絲GB12470-90 低合金鋼埋弧焊用焊劑GB986-88 埋弧焊焊縫坡口的基本形式和尺寸JB/T6963-93鋼制件熔化焊工藝評定GB9448-88 焊接與切割安全ISO17637：2003焊縫的無損檢測熔化焊接頭外觀檢測GB3323-87 鋼熔化焊對戒接頭射線照相和質量分級GB2649-89 焊接接頭機械性能試驗取樣方法GB2651-89 焊接接頭拉伸試驗方法GB2650-89 焊接接頭沖擊試驗方法GB2653-89 焊接接頭彎曲及壓扁試驗方法30mm 15CrMoR低合金熱強鋼高壓鍋爐筒體焊接工藝參數(shù)產品零部件： 高壓鍋爐筒體名稱焊接方法： SMAW+SAW母材牌號規(guī)格 15CrMoR30mm坡口形式焊前