焊接性：
        1　焊接材料
　　針對(duì)15CrMo鋼的焊接性的工作特點(diǎn)，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，參照國(guó)外提供的焊接工藝卡，我們選擇了兩種方案進(jìn)行焊接試驗(yàn)。   
　　2　方案Ⅰ：焊接預(yù)熱，采用ER80S-B2L焊絲，T1G焊打底，E8018-B2焊條，焊條電弧焊蓋面，焊后進(jìn)行局部熱處理。
　　3　方案Ⅱ：采用ER80S-B2L焊絲，T1G焊打底，E309Mo-16焊條，焊條填充電弧焊蓋面，焊后不進(jìn)行熱處理。焊絲和焊條的化學(xué)成分及力學(xué)性能見(jiàn)表1。
　　4　焊后熱處理
　　5　采用方案Ⅰ焊接的試件，焊后應(yīng)進(jìn)行局部高溫回火處理。熱處理的工藝為：升溫速度為200℃/h，升到715℃保溫1小時(shí)15分鐘，降溫速度100℃/h，降到300℃后空冷。具體采用JL-4型履帶式電加熱器
　　6（1146×310）包繞焊縫，用硅酸鋁棉層保溫，保溫層厚度50mm，溫度控制采用DJK-A型電加熱器自動(dòng)控溫儀。
　　7　焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)結(jié)果
　　8　試驗(yàn)方案 拉伸試驗(yàn) 彎曲試驗(yàn) 沖擊韌性試驗(yàn)aky（J/cm2）
　　9　抗拉強(qiáng)度δb/Mpa 斷裂部位 彎曲角度 面彎 背彎 焊縫 熔合線 熱影響區(qū)(HAZ)
　　10　方案Ⅰ 550/530 母材 50。 合格 合格 84.8 162 135.6
　　11　方案Ⅱ 525/520 母材 50。 合格 合格 79.4 109.2 96.7
焊接工藝：
        2.1 焊接材料
　　針對(duì)15CrMo鋼的焊接性及現(xiàn)場(chǎng)高壓管道的工作特點(diǎn)，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，參照國(guó)外提供的焊接工藝卡，我們選擇了兩種方案進(jìn)行焊接試驗(yàn)。
　　方案Ⅰ：焊接預(yù)熱，采用ER80S-B2L焊絲，T1G焊打底，E8018-B2焊條，焊條電弧焊蓋面，焊后進(jìn)行局部熱處理。
　　方案Ⅱ：采用ER80S-B2L焊絲，T1G焊打底，E309Mo-16焊條，焊條填充電弧焊蓋面，焊后不進(jìn)行熱處理。焊絲和焊條的化學(xué)成分及力學(xué)性能見(jiàn)表1。
　　表1 焊接材料的化學(xué)成分和力學(xué)性能
　　型號(hào) 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 焊前準(zhǔn)備
　　試件采用15CrMo鋼管,規(guī)格為φ325×25，坡口型式及尺寸見(jiàn)圖1。
　　焊前用角向磨光機(jī)將坡口內(nèi)外及坡口邊緣50mm范圍內(nèi)打磨至露出金屬光澤，然后用丙酮清洗干凈。
　　試件為水平固定位置，對(duì)口間隙為4mm，采用手工鎢極氬弧焊沿園周均勻點(diǎn)焊六處，每處點(diǎn)固長(zhǎng)度應(yīng)不小于20mm。焊條按表2的規(guī)范進(jìn)行烘烤。
　　表2 焊條烘烤規(guī)范
　　焊條型號(hào) 烘烤溫度 保溫時(shí)間
　　E8018-B2 300 ℃ 2h
　　E309Mo-16 150 ℃ 1.5h
　　2.3 焊接工藝參數(shù)
　　按方案Ⅰ焊前需進(jìn)行預(yù)熱，根據(jù)Tto-Bessyo等人提出的計(jì)算預(yù)熱溫度公式：
　　To=350√[C]-0.25（℃） 式中，To——預(yù)熱溫度，℃。
　　[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——成分碳當(dāng)量；
　　[C]p——尺寸碳當(dāng)量； S——試件厚度（本文中S=25mm）;
　　[C]x=C （Mn Cr）/9 7/90Mo=0.361
　　[C]p=0.045 則To=138℃
　　因此預(yù)熱溫度選為150℃。采用氧-乙炔焰對(duì)試件進(jìn)行加溫，先用測(cè)溫筆粗略判斷試件表面的的溫度（以筆跡顏色變化快慢進(jìn)行估計(jì)），后用半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)測(cè)定，測(cè)量點(diǎn)至少應(yīng)選擇三點(diǎn)，以保證試件整體均達(dá)到所要求的預(yù)熱溫度。
　　焊接時(shí)，層采用手工鎢極氬弧焊打底，為避免仰焊處焊縫背面產(chǎn)生凹陷，送絲時(shí)采用內(nèi)填絲法，即焊絲通過(guò)對(duì)口間隙從管內(nèi)送入。其余各層采用焊條電弧焊，共焊6層，每個(gè)焊層一條焊道。方案Ⅰ和方案Ⅱ的焊接工藝參數(shù)見(jiàn)表3、4。按方案Ⅰ焊
　　表3 方案Ⅰ的焊接工藝參數(shù)
　　焊道名稱 焊接方法 焊接材料 焊材規(guī)格/mm 焊接電流/A 電弧電壓/V 預(yù)熱及層間溫度 熱處理規(guī)范
　　打底層 鎢板氬弧焊 ER80S-B2L φ2.4 110 12
　　填充層 焊條電弧焊 E8018-B2 φ3.2 5 85～90 23～25150℃ 715。×75min
　　蓋面層 焊條電弧焊 E8018-B2 φ3.2 5 85～90 23～25
　　表4 方案Ⅱ的焊接工藝參數(shù)
　　焊道名稱 焊接方法 焊接材料 焊材規(guī)格/mm 焊接電流/A 電弧電壓/V 預(yù)熱及層間溫度 熱處理規(guī)范
　　打底層 鎢板氬弧焊 ER80S-B2L φ2.4 110 12
　　填充層 焊條電弧焊 E309Mo-16 φ3.2 90～95 22～24 / /
　　蓋面層 焊條電弧焊 E309Mo-16 φ3.2 90～95 22～24
　　接時(shí)，層間溫度應(yīng)不低于150℃，為防止中斷焊接而引起試件的降溫，施焊時(shí)應(yīng)由二名焊工交替操作，焊后應(yīng)立即采取保溫緩冷措施。
　　2.4 焊后熱處理
　　采用方案Ⅰ焊接的試件，焊后應(yīng)進(jìn)行局部高溫回火處理。熱處理的工藝為：升溫速度為200℃/h，升到715℃保溫1小時(shí)15分鐘，降溫速度100℃/h，降到300℃后空冷。具體采用JL-4型履帶式電加熱器（1146×310）包繞焊縫，用硅酸鋁棉層保溫，保溫層厚度50mm，溫度控制采用DJK-A型電加熱器自動(dòng)控溫儀。
　　3 焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)
　　試件焊后按JB4730-94《壓力容器無(wú)損檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行100%的超聲波探傷檢驗(yàn)，焊縫Ⅰ級(jí)合格。按JB4708《鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)。評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表5。
　　表5 焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)結(jié)果
　　試驗(yàn)方案 拉伸試驗(yàn) 彎曲試驗(yàn) 沖擊韌性試驗(yàn)aky（J/cm2）
　　抗拉強(qiáng)度δb/Mpa 斷裂部位 彎曲角度 面彎 背彎 焊縫 熔合線 熱影響區(qū)(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
　　從拉伸試驗(yàn)結(jié)果可知，兩種方案的拉伸試樣全部斷在母材，說(shuō)明焊縫的抗拉強(qiáng)度高于母材；彎曲試驗(yàn)全部合格，說(shuō)明焊縫的塑性較好。根據(jù)表5中的沖擊韌性試驗(yàn)結(jié)果可知，方案Ⅰ的沖擊韌性明顯高于方案Ⅱ，證明方案Ⅰ的焊后熱處理規(guī)范比較理想，高溫回火不僅達(dá)到了改善接頭組織和性能目的，而且使韌性與強(qiáng)度配合適當(dāng)。從室溫機(jī)械性能結(jié)果可知，所推薦的兩種焊接工藝方案均可用于現(xiàn)場(chǎng)施工。方案Ⅰ采用了與母材成分接近的焊條，焊縫性能同母材匹配，焊縫應(yīng)具有較高的熱強(qiáng)性，焊縫在高溫下長(zhǎng)期使用不易破壞。難點(diǎn)是焊后熱處理規(guī)范較為嚴(yán)格，回火溫度和保溫時(shí)間及加熱和冷卻速度控制不當(dāng)反而會(huì)引起焊縫性能下降。方案Ⅱ采用了奧氏體不銹鋼焊條施焊，雖然可以省去焊后熱處理，但由于焊縫與母材膨脹系數(shù)不同，長(zhǎng)期高溫工作時(shí)可發(fā)生碳的擴(kuò)散遷移現(xiàn)象，容易導(dǎo)致焊縫在熔合區(qū)發(fā)生破壞。因此，從使用可靠性考慮，現(xiàn)場(chǎng)采用方案Ⅰ施焊更為穩(wěn)妥。
　　4 結(jié)論
　　15CrMo鋼厚壁高壓管的焊接采用兩種焊接方案均為可行。為了保證焊縫性能同母材匹配且具有較高的熱強(qiáng)性，采用方案Ⅰ效果更佳，關(guān)鍵是要嚴(yán)格控制焊后熱處理工藝。
　　方案Ⅱ雖可省去焊后熱處理，但焊縫在高溫下發(fā)生碳的遷移擴(kuò)散而導(dǎo)致焊縫破壞的可能性不容忽視，因此，只有在焊后無(wú)法進(jìn)行熱處理時(shí)才慎重采用。

? 材質(zhì) 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)格
合金管 15CrMoG GB5310-2008 840×120
合金管 15CrMoG GB5310-2008 426×20-22-30
合金管 15CrMoG GB5310-2008 426×12-14-16
合金管 15CrMoG GB5310-2008 377×24-45
合金管 15CrMoG GB5310-2008 377×10-12-16
合金管 15CrMoG GB5310-2008 325×25-32
合金管 15CrMoG GB5310-2008 325×16-20
合金管 15CrMoG GB5310-2008 325×10-12-14
合金管 15CrMoG GB5310-2008 273×16-20
合金管 15CrMoG GB5310-2008 273×10-12-14
合金管 15CrMoG GB5310-2008 219×14-16-20
合金管 15CrMoG GB5310-2008 219×8-9-10-12
合金管 15CrMoG GB5310-2008 168×8-12-16-20
合金管 15CrMoG GB5310-2008 159×8-10-12-16
合金管 15CrMoG GB5310-2008 133×6-8-10-14
合金管 15CrMoG GB5310-2008 114×6-8-10
合金管 15CrMoG GB5310-2008 89×6-8-10
合金管 15CrMoG GB5310-2008 76×6-8-10-12
合金管 15CrMoG GB5310-2008 63.5×4-6
合金管 15CrMoG GB5310-2008 60×4-5-9
合金管 15CrMoG GB5310-2008 57×4-6-8
合金管 15CrMoG GB5310-2008 51×3.5-4-5-6
金管管 15CrMoG GB5310-2008 48×3.5-5-6-8
合金管 15CrMoG GB5310-2008 45×3.5-6-7
合金管 15CrMoG GB5310-2008 42×3.5-5-6
合金管 15CrMoG GB5310-2008 38×3.5-4-5
合金管 15CrMoG GB5310-2008 32×4-5-6
合金管 15CrMoG GB5310-2008 28×4-6
合金管 15CrMoG GB5310-2008 25×3.5
成分與性能：
15CrMo化學(xué)成分
牌號(hào)  化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）
C Mn Si Cr Mo Ni
Nb+Ta S P
15CrMo 0.12~0.18 0.40~0.70 0.17~0.37 0.80~1.10 0.40~0.55 ≤0.30 _ ≤0.035 ≤0.035
15CrMo力學(xué)性能
牌號(hào) 拉力強(qiáng)度MPa 屈服點(diǎn)MPa 伸長(zhǎng)率（%）
15CrMo 440~640 235 21
實(shí)例：石油、石化、高壓鍋爐等，專門(mén)用途的無(wú)縫管有鍋爐用無(wú)縫管、地質(zhì)用無(wú)縫鋼管及石油用無(wú)縫管等多種
鋼廠現(xiàn)貨規(guī)格
品名 規(guī)格/mm 材質(zhì) 品名 規(guī)格/mm 材質(zhì)
光亮圓棒 3.0-25 15CrMo 熱軋鋼板 4-10 15CrMo
熱軋圓鋼 12-50 15CrMo 上海阪采 8-10 15CrMo
上海阪采 Ф100-130 15CrMo 上海阪采 12-16 15CrMo
熱軋圓鋼 Ф140-150 15CrMo 熱軋鋼板 18-20 15CrMo
上海阪采 Ф160-170 15CrMo 上海阪采 22-28 15CrMo
上海阪采 Ф16-40 15CrMo 熱軋鋼板 30-34 15CrMo
熱軋圓鋼 Ф16-45 15CrMo 上海阪采 35-75 15CrMo
熱軋圓鋼 Ф180-200 15CrMo 上海阪采 75-80 15CrMo
熱軋圓鋼 Ф200-280 15CrMo 鍛打鋼板 80-100 15CrMo
上海阪采 290-500 15CrMo 上海阪采 100-150 15CrMo
上海阪采 500-1500 15CrMo 鍛打鋼板 150 15CrMo
熱軋圓鋼 Ф50-70 15CrMo 上海阪采 160 15CrMo
上海阪采 Ф50-300 15CrMo 鍛打鋼板 170 15CrMo
熱軋圓鋼 Ф50-95 15CrMo 鍛打鋼板 180 15CrMo





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