15CrMo合金钢板系珠光体组织耐热钢,在高温下具有较高的热强性(δb≥440MPa)和抗氧化性,并具有一定的抗氢腐蚀能力。由于钢中含有较高含量的Cr、C和其它合金元素,钢材的淬硬倾向较明显,焊接性差。
 
  15CrMo焊接性
 
  焊接材料
 
  针对15CrMo钢的焊接性的工作特点,根据以往的经验,参照国外提供的焊接工艺卡,我们选择了两种方案进行焊接试验。
 
  方案Ⅰ:焊接预热,采用ER80S-B2L焊丝,T1G焊打底,E8018-B2焊条,焊条电弧焊盖面,焊后进行局部热处理。
 
  方案Ⅱ:采用ER80S-B2L焊丝,T1G焊打底,E309Mo-16焊条,焊条填充电弧焊盖面,焊后不进行热处理。焊丝和焊条的化学成分及力学性能见表1。
 
  焊后热处理
 
  采用方案Ⅰ焊接的试件,焊后应进行局部高温回火处理。热处理的工艺为:升温速度为200℃/h,升到715℃保温1小时15分钟,降温速度100℃/h,降到300℃后空冷。具体采用JL-4型履带式电加热器(1146×310)包绕焊缝,用硅酸铝棉层保温,保温层厚度50mm,温度控制采用DJK-A型电加热器自动控温仪。
 
  焊接工艺评定试验结果
 
  试验方案 拉伸试验 弯曲试验 冲击韧性试验aky(J/cm2)
 
  抗拉强度δb/Mpa 断裂部位 弯曲角度 面弯 背弯 焊缝 熔合线 热影响区(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
 
  15CrMo焊接工艺
 
  2.1 焊接材料
 
  针对15CrMo钢的焊接性及现场高压管道的工作特点,根据以往的经验,参照国外提供的焊接工艺卡,我们选择了两种方案进行焊接试验。
 
  方案Ⅰ:焊接预热,采用ER80S-B2L焊丝,T1G焊打底,E8018-B2焊条,焊条电弧焊盖面,焊后进行局部热处理。
 
  方案Ⅱ:采用ER80S-B2L焊丝,T1G焊打底,E309Mo-16焊条,焊条填充电弧焊盖面,焊后不进行热处理。焊丝和焊条的化学成分及力学性能见表1。
 
  表1 焊接材料的化学成分和力学性能
 
  型号 C Mn Si Cr Ni Mo S P δb/Mpa δ,%
 
  ER80S-B2L≤0.05 0.70.41.2 <0.20.5 ≤0.025 ≤0.025 ≤500 25
 
  E8018-B2 0.070.7 0.3 1.1 0.5 ≤0.04 ≤0.03 550 19
 
  E309Mo-16≤0.12 0.5~2.5 0.9 22.0~25.0 12.0~14.0 2.0~3.0≤0.025≤0.035 550 25
 
  2.2 焊前准备
 
  试件采用15CrMo钢管,规格为φ325×25,坡口型式及尺寸见图1。
 
  焊前用角向磨光机将坡口内外及坡口边缘50mm范围内打磨至露出金属光泽,然后用丙酮清洗干净。
 
  试件为水平固定位置,对口间隙为4mm,采用手工钨极氩弧焊沿园周均匀点焊六处,每处点固长度应不小于20mm。焊条按表2的规范进行烘烤。
 
  表2 焊条烘烤规范
 
  焊条型号 烘烤温度 保温时间
 
  E8018-B2 300 ℃ 2h
 
  E309Mo-16 150 ℃ 1.5h
 
  2.3 焊接工艺参数
 
  按方案Ⅰ焊前需进行预热,根据Tto-Bessyo等人提出的计算预热温度公式:
 
  To=350√[C]-0.25(℃) 式中,To——预热温度,℃。
 
  [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——成分碳当量;