相恒成

摘 要：通過對(duì)14Cr1Mo耐熱鋼材料成分及焊接性分析，依據(jù)進(jìn)行相關(guān)焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，指導(dǎo)完成了14Cr1Mo耐熱鋼材料的焊接工藝編制，成功地應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：14Cr1Mo;工藝評(píng)定;推廣應(yīng)用

1? 前言

14Cr1Mo耐熱鋼材料適用于石油化工、核電、汽輪機(jī)缸體、火電等高溫高壓、與氫或氫混合介質(zhì)接觸的大型設(shè)備，應(yīng)用范圍十分廣泛。材料屬于珠光體耐熱鋼，具有以下特點(diǎn)：合金元素多元化，強(qiáng)度指標(biāo)高、沖擊韌性要求高，抗氧化、抗氫、抗硫腐蝕，但同時(shí)焊接性較差，具有一定程度的淬硬性以及氫致裂紋和再熱裂紋傾向。針對(duì)這一情況，參考相關(guān)設(shè)計(jì)院的技術(shù)要求，并結(jié)合多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其展開了工藝研究工作。

2? 14Cr1Mo鋼母材成分及焊接性分析

2.1 母材成分

14Cr1MoR鋼板按 GB 713-2014《鍋爐和壓力容器用鋼板》驗(yàn)收[1]，鋼板熱處理狀態(tài)為正火+不低于650℃回火，金相組織為鐵素體+珠光體+回火貝氏體。14Cr1MoR鋼的化學(xué)成分見表1。

2.2 焊接性分析

根據(jù)國際焊接學(xué)會(huì)碳當(dāng)量計(jì)算公式計(jì)算14Cr1MoR的碳當(dāng)量w（C）eq= C+Mn/6+（Cr十Mo+V）/5+（Cr+Ni）/15（%）=0.620%>0.6，焊接性較差，屬難焊材料，需采用較高的預(yù)熱溫度和嚴(yán)格的工藝方法。鋼中的C、Mn、Nb等元素使鋼材強(qiáng)化，焊接時(shí)易淬硬，這些硬化組織很敏感，使焊接接頭具有較大的冷裂傾向 [2]。

3? 焊接材料選擇

14Cr1Mo鋼屬于低合金高強(qiáng)鋼，焊材選擇應(yīng)根據(jù)鋼材力學(xué)性能和化學(xué)成分選擇與母材匹配的焊縫金屬并要求焊縫強(qiáng)度不低于或略高于母材標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度的下限值，同時(shí)還要考慮產(chǎn)品的使用條件、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、板材厚度和熱處理等因素 [3]。

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，焊接重點(diǎn)選擇埋弧焊。焊接材料選定為歐洲奧鋼聯(lián)伯樂公司焊材，埋弧焊焊絲選擇T Union SA Cr1Mo SC，與之配合的焊劑選擇UV 420 TTR。

4? 14Cr1Mo鋼典型工藝評(píng)定

4.1 評(píng)定前準(zhǔn)備

依據(jù)NB/T 47014-2011《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》和相關(guān)技術(shù)要求，進(jìn)行埋弧焊工藝評(píng)定，評(píng)定編號(hào)：PQR501-1。采用厚度為68 mm的14Cr1MoR鋼板作為焊接工藝評(píng)定試板，選擇埋弧焊U形坡口。

4.2 埋弧焊主要工藝參數(shù)見表2

4.3 焊接時(shí)采取主要工藝措施

焊接前預(yù)熱200℃～250℃，焊接過程中保持層間溫度200℃～250℃，焊后立即消氫處理：300℃～350℃保溫3小時(shí)，緩冷。試板切割分成M板和N板，M板經(jīng)min.PWHT 695℃ 保溫6hr，N板經(jīng)max.PWHT 695℃ 保溫22hr，升降溫速度55℃～75℃/h。

4.4 檢驗(yàn)及評(píng)定結(jié)果

無損檢測(cè)、熱處理后在合格部位取樣，按NB/T 47014-2011《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行常溫拉伸、高溫屈服、-20℃夏比V型缺口沖擊三項(xiàng)力學(xué)性能試驗(yàn)以及彎曲性能試驗(yàn)和硬度試驗(yàn)。埋弧焊M板和N板的具體試驗(yàn)結(jié)果見表3、表4。

檢驗(yàn)結(jié)果表明，焊接接頭的性能均能達(dá)到14Cr1Mo鋼母材保證值和相關(guān)圖紙文件的技術(shù)要求，評(píng)定合格。

5? 14Cr1Mo鋼焊接工藝應(yīng)用

我公司為山東方宇潤滑油有限公司制造的二段熱高壓分離器，設(shè)備筒體材質(zhì)為14Cr1Mo Ⅳ，封頭材質(zhì)為14Cr1MoR，筒體內(nèi)徑為2600mm，厚度為200 mm。

設(shè)備主體焊縫主要是環(huán)向B類接頭及筒體與封頭間環(huán)向A類接頭，坡口形式為窄間隙型，采用埋弧焊焊接，焊絲選擇T Union SA Cr1Mo SC，焊劑選擇UV 420 TTR。焊后24h后進(jìn)行100%RT檢測(cè)，按NB/T47013-2015不低于II級(jí)合格;焊后24h后、熱處理后和水壓試驗(yàn)后分別進(jìn)行100%UT檢測(cè)+100%MT檢測(cè)，按NB/T47013-2015，I級(jí)合格。以上接頭經(jīng)無損檢測(cè)后一次合格率達(dá)到95%以上，成功地指導(dǎo)了生產(chǎn)。

6? 結(jié)論

通過對(duì)14Cr1Mo耐熱鋼埋弧焊工藝評(píng)定試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，編制了合理的壓力容器焊接工藝，在生產(chǎn)實(shí)踐中成功指導(dǎo)了產(chǎn)品的焊接，獲得了優(yōu)良的焊接接頭質(zhì)量，為今后同類產(chǎn)品焊接生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，具有非常大地推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB713-2014.鍋爐和壓力容器用鋼板.中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.2014

[2] 中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì).焊接手冊(cè).第31卷.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008

[3]張文鉞.熔焊原理. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999