法蘭環(huán)焊接工藝編制及焊接

法蘭環(huán)焊接工藝編制及焊接任務(wù)要求1耐熱鋼的物理性能、化學(xué)性能、化學(xué)成分2分析耐熱鋼的焊接性3確定15CrMoR焊接方法、焊接材料15CrMoR的化學(xué)成分C/%Si/%Mn/%P/%S/%Cr/%Mo/%15CrMoR0.12-0.180.15-0.400.4-0.7≤0.035≤0.0350.80-1.200.45-0.6015CrMoR的力學(xué)性能δb/MPaδs/MPaδ

5/%

AKV/J15CrMoR450~590≥295≥19≥31耐熱鋼的焊接性碳當(dāng)量計(jì)算可以通過(guò)化學(xué)成分確定的碳當(dāng)量間接評(píng)判15CrMoR鋼的焊接性。根據(jù)日本JIS和WES推薦的碳當(dāng)量公式：Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14(1)當(dāng)Ceq=0.46%時(shí),鋼材的淬硬傾向不明顯,其焊接性優(yōu)良;當(dāng)Ceq=0.46%~0.52%時(shí),鋼材的淬硬傾向逐漸明顯,其焊接時(shí)需適當(dāng)采取相應(yīng)的措施。當(dāng)Ceq>0.52%時(shí),鋼材的淬硬傾向強(qiáng),屬于較難焊接的材料。將15CrMoR鋼的化學(xué)成分代入式(1)得:Ceq=0.14+0.47/6+0.21/24+1.1/5+0.53/4=0.58%可見,15CrMoR鋼有很大的淬硬性,如果沒(méi)有特殊的控制措施,很難避免焊接裂紋的出現(xiàn),同時(shí)返修焊接時(shí)拘束度大,易出現(xiàn)較大的拘束應(yīng)力。耐熱鋼的焊接性1.熱影響區(qū)淬硬性及冷裂紋鋼的淬硬性取決于其中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、合金元素種類及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)。低合金耐熱鋼的主要元素是Cr和Mo,能顯著提高鋼的淬硬性。如果在焊接時(shí)冷卻速度過(guò)快，則在焊逢及熱影響區(qū)形成對(duì)冷裂紋敏感的馬氏體和上貝氏體等組織。2.產(chǎn)生消除應(yīng)力裂紋傾向低合金耐熱鋼對(duì)產(chǎn)生消除應(yīng)力裂紋（再熱裂紋）傾向，主要取決于鋼中碳化物形成元素的特性及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)，同時(shí)還取決于焊接參數(shù)、焊接應(yīng)力及熱處理工藝。低合金耐熱鋼中的Cr、Mo、V、Nb、Ti等元素屬于強(qiáng)碳化物元素，若結(jié)構(gòu)拘束度較大，那么在消除應(yīng)力處理或高溫下長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)，在熱影響區(qū)的粗晶區(qū)容易出現(xiàn)消除應(yīng)力裂紋。3.熱影響區(qū)的軟化低合金耐熱鋼焊接接頭熱影響區(qū)存在軟化問(wèn)題，其軟化區(qū)的金相組織特征是鐵素體加上少量碳化物，在粗視磨片上觀察到一條明顯的“白帶”，其硬度明顯下降。軟化程度與母材焊前的組織狀態(tài)、焊接冷卻速度和焊后熱處理有關(guān)母材合金化程度越高，母材硬度越高，焊后軟化程度越嚴(yán)重。焊后高溫回火不但不能使軟化區(qū)的硬度恢復(fù)，甚至還會(huì)稍有降低，只有經(jīng)正火+回火才能消除軟化問(wèn)題。軟化區(qū)的存在對(duì)室溫性能沒(méi)有什么不利的影響，但在高溫長(zhǎng)期靜載拉伸條件下，接頭往往在軟化區(qū)發(fā)生破壞。這是因?yàn)殚L(zhǎng)期在高溫條件下工作時(shí)，蠕變變形主要集中在軟化區(qū)，容易導(dǎo)致在軟化區(qū)分裂。4.回火脆性Cr-Mo耐熱鋼及焊接接頭在350~500℃溫度區(qū)間長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生脆化的現(xiàn)象，稱為回火脆性。由于在回火脆性溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期受熱后，雜志元素P、As、Sn、Sb等在奧氏體晶界偏析而引起的晶界脆性，此外，鋼中的Mn、Si會(huì)加劇回火脆性。因此對(duì)于基體金屬來(lái)說(shuō)，嚴(yán)格控制有害雜質(zhì)元素，同時(shí)降低Mn、Si含量是解決回火脆性的有效途徑。針對(duì)上述焊接特性，焊接時(shí)應(yīng)采取的措施：

15CrMoR鋼有很大的淬硬性，具有冷裂紋和再熱裂的趨向，焊接性較差，因此在焊接時(shí)要采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧┖瓦x擇合適的焊接材料,并嚴(yán)格執(zhí)行才能避免焊接裂紋出現(xiàn)，需采取下列措施：預(yù)熱：預(yù)熱有利于減少一些焊接殘余應(yīng)力和減少過(guò)熱區(qū)的硬化，同時(shí)還可減少擴(kuò)散氫含量而減少延遲裂紋，提高預(yù)熱溫度對(duì)防止冷裂紋和再熱裂紋有效。及時(shí)進(jìn)行焊后熱處理。焊接線能量的控制要合適。低強(qiáng)度焊縫的應(yīng)用，目的是造成高塑性的焊縫金屬而減少近縫區(qū)的應(yīng)力集中，有利于減少冷、熱裂紋。消除應(yīng)力集中源。此焊縫不允許有咬邊及根部未焊透等缺陷，焊縫不宜過(guò)高。下料時(shí)首選機(jī)械加工方法。焊材要按制度進(jìn)行烘干。15CrMoR焊接方法、焊接材料焊接方法低合金耐鋼焊接時(shí)一般選用焊條電弧焊，鎢極氬弧焊或熔化氣體保護(hù)焊和電渣焊，大厚度可選用埋弧焊，但常以焊條電弧焊為主，埋弧焊和氣體保護(hù)焊的應(yīng)用也越來(lái)越多。在生產(chǎn)中為了減少焊縫中的缺陷,提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量,降低成本,生產(chǎn)中主要采用焊條電弧焊和埋弧焊。焊接材料根據(jù)JB/T4709-2000《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》的要求，焊接材料選用原則如下：應(yīng)根據(jù)母材的化學(xué)成分、力學(xué)性能、焊接性能，并結(jié)合壓力容器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用條件及焊接方法綜合選用焊接材料。15CrMoR是專用的鉻鉬基低合金珠光體耐熱鋼,在此設(shè)備中主要用于抗氫腐蝕，在焊接材料選擇上,除滿足上述條件外必須保證焊縫金屬性同母材匹配,化學(xué)成份同母材相近，含碳量往往比母材低一些較好。根據(jù)JB/TJB/T4709-2000選擇與母材相匹配的R307焊條。焊條的化學(xué)成分見表。元素含量（%）CMnSiPSCrMo焊條：R307≤0.120.50~0.90≤0.50≤0.035≤0.0351.00~1.500.40~0.65