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12Cr1MoV耐高温钢的焊接工艺及焊材选择
作者:上海聚晋实业有限公司     点击:3918     发布时间:2011-07-21

12Cr1MoV耐高温钢属于低合金珠光体耐热钢,具有很好的抗氧化性和热强性,工作温度可高达600℃,广泛应用于制造蒸汽动力发电设备,如12Cr1MoV的大直径管就是电站锅炉中的重要部件。由于其负载压力大,介质温度高,工作条件复杂,因此该管焊缝的焊接工艺及质量问题是一个关键的问题。经过大量焊接工艺试验,制定出一套较为合理的焊接工艺措施,保证了焊接质量,解决了生产中的技术问题。一、12Cr1MoV钢的焊接性分析12Cr1MoV钢系低合金珠光体耐热钢,其化学成份及机械性能见表1。
按IIW推荐的碳当量公式计算:Ceq=C+Mn6+(Cr+Mo+V)5+(Ni+Cu)15=0.624%根据经验,当Ceq>0.4时,焊接接头淬硬倾向大,可能出现冷裂纹。而12Cr1MoV钢的Ceq值达0.624%,故12Cr1MoV钢冷裂敏感性很大,焊接性差,再加上焊缝较长,构件刚性较大。二、焊接工艺参数的选择1、焊接方法的选择结合工厂实际及产品特点,为保证焊接质量,选用手工钨极氩弧焊打底,直流正接,钨极为Φ3mm的铈钨极;选用手工电弧焊焊接,直流反接。2、焊接材料的选择在选择焊接材料时,为保证焊缝性能同母材匹配,具有必要的热强性,焊缝成份应力求与母材相近。为此,打底焊时,焊丝选用了Φ2.5H08CrMoVA,手工电弧焊焊条选用Φ4热310焊条,其化学成份见表2。3、焊前预热温度的选择1)根据Ito-Bessyo和Seferian提出的计算预热温度的公式[1]:计算得:T0=212℃,因此,焊前预热温度可预选为T0=250℃。2)焊后热处理方案的选择为防止冷裂纹和消除近缝区硬化观象,正确选定预热温度和焊后回火温度是非常重要的。结合产品具体条件,确定试件焊后整体高温回火热处理,回火热处理曲线见图1。4、12Cr1MoV钢的焊接工艺试验1)焊前准备焊前坡口及坡口两侧30mm范围内用砂轮仔细打磨,去除油、锈等杂物。焊丝用砂布认真除油、除锈。焊条严格按350℃保温2小时烘干,随炉冷到160℃放入焊条保温筒,随用随取。2)预热用履带式电加热器预热焊件,测得坡口端温度达250℃即开始焊接。3)对接焊工艺方案对接焊采用多层多道焊,坡口形式及尺寸见图2,焊接规范参数见表3。4)焊缝质量检验对焊缝进行宏观检查无任何肉眼可见的缺陷,之后按GB3323对焊缝进行X一射线探伤检查,检查结果为焊缝无裂纹、咬边、未熔合、气孔、焊瘤等焊接缺陷,焊缝一次合格率达99.87%以上。5、焊接接头机械性能试验在焊接试板上截取拉伸、弯曲、冲击试样进行力学性能试验,试验结果见表4。6、结论采用TIG焊打底,手工焊焊接。12Cr1MoV耐高温钢在选定工艺方案下能够保证接头质量。在选定工艺方案下所获得的焊接接头ER70S-6焊丝。据调查发现,ER70S-6焊丝质量优良,价格稍低,而药芯焊丝由于制作繁琐,价格偏高。因此,当工件在低温且受冲击时,建议使用进口ER70S-6焊丝作为填充材料。结论通过焊接接头机械性能测试分析,选用CO2气体保护焊,坡口尺寸及焊接顺序见图1。焊丝的选择按如下情况进行。1、当工件在常温下工作或在低温下为非冲击工作元件时,应首选国产H08Mn2SiA不锈钢焊丝。2、当工件在低温下受冲击工作时,当首选进口焊丝ER70S-6,其次选用国产PK-YJ-507Ni药芯焊丝。
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