12Cr1MoV钢管安装焊接裂纹的产生及其防治
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摘要:江苏天目建设集团有限公司安装的一台锅炉的主蒸气管道采用的无缝钢管,其规格是ф273*18,材质是12cr1mov。文章通过对12Cr1MoV无缝钢管焊接裂纹产生原因的分析,提出了解决的方法和预防措施。
关键词:12Cr1MoV;焊接裂纹;焊接工艺;安装环境;钢管安装
中图分类号:TG441文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)04-0152-01
我公司安装的一台锅炉的主蒸气管道采用的无缝钢管,其规格是ф273×18,材质是12Cr1MoV,主蒸气管道的焊接方法是采用手工钨极氩弧焊+手工焊,在焊接过程中手工钨极氩弧焊打底时,打底焊道多次出现裂纹,从而造成焊接工作停顿,下一步安装工作无法进行施工,具体现场施工的情况如下:
一、现场的焊接工艺
焊接方法,手工钨极氩弧焊+手工焊,坡口V型,角度50°钝边1～2mm,间隙3～4mm,手工钨极氩弧焊打底,钨棒直径Ф2.5mm,焊丝材质TIG-R31 直经Ф2.0mm,焊接电流110～120A,焊接电压12～15V ,焊接速度90～100mm/min,氩气流量8～12L/min,氩气纯度99.99%,预热温度180℃～250℃,要求单面焊双面成形,然后用Ф4.0的R317焊条依次焊六层次,电流170～190A,电压24～26V,焊接速度120～130mm/min。层间清理,层间温度不小于300℃,要求焊逢余高0～3mm,焊后清理,自检,100%外观检查,100X射线探伤,据JB4730-2000Ⅱ级合格。焊接后710℃～740℃消应力退火,保温时间1.5小时。升降温速度不大于150℃/h。
二、12Cr1MoV钢管的材质报告
C 0.14,Mn 0.58,Si 0.2,Cr 0.11,Mo 0.32,V 0.30 ,S 0.019,P 0.018。纵向机械性能:抗拉强度σb =580MPa,屈服强度σs= 235MPa,延伸率?子=520%,常温冲击功 Akv=38J,横向机械性能:抗拉强度σb=432MPa,屈服强度σs=228MPa,延伸率?子=18%,常温冲击功Akv=28J。
三、安装环境
室内,晴天,环境温度28℃,微风,焊接区有很好的封闭,管道对口质量较好,无错边,接头坡口采用的是机械加工,坡口、组对间隙及钝边基本满足工艺的要求。焊接接头对口有强力组对的现象。
1.预热温度不够,根据12Cr1MoV钢管焊接预热要求,18mm厚的钢管焊接时的预热至少要200℃~300℃,一般要控制在接近300℃,而事实上现场的预热温度最高不到200℃且测量是用人工测温笔测的,误差较大。现场考虑到焊工的操作,因此预热温度偏低。
2.焊接过程不连续,焊接过程中由于温度太高,焊接全过程有所中断,在中断后继续焊接开始之间,钢管焊接接头的温度下降过大,再次焊接时钢管的温度达不到预热的要求。
3.焊接破口采用机械加工方法,基本上满足了工艺要求,但在组对前用砂轮机除锈的过程中,对钝边的打磨不理想,使钝边的厚度及面平整度,有所改变,增加了焊接的难度,从而造成焊接过程焊接速度不均匀,进而造成焊接接头焊接应力的不均匀,也是产生焊接裂纹的原因之一。
4.焊接接头对口时强力组对,造成应力集中,从而在焊接完成后,由于外部应力造成焊接接头产生裂纹。
5.打底焊道熔池太小,打底焊道又要求单面焊双面成型,从而造成打底焊道过薄,强度过小,在第二层熔敷金属还未覆盖打底焊道时,组装应力已使打底焊道产生了微裂纹。进而使焊缝在焊接完成后,造成焊接裂纹。
6.焊后热处理不规范,焊接完成后,没有立即进行热处理,而是等焊接接头冷却了,再进行热处理,也是焊接接头产生裂纹的原因之一。
五、如何预防和避免产生焊接裂纹的
1.在采用砂轮机打磨除锈时,要确保破口及钝边的均匀完整。特别是管段的平面度,防止组对间隙大小不均,造成焊接线能量的不均匀。进而造成受力不均匀。
2.焊接组装时,应调整好尺寸及角度,绝不允许强力组装。
3.预热温度一定要按要求,并采用远红外测温仪,确保测温的准确性,千万不能因为预热温度高焊工操作不方便,而降低预热温度。
4.打底焊道应采用较高的电流,确保有一定量熔池和不低于5mm厚的打底焊道层。防止因打底焊道强度太小而产生微裂纹。
5.焊接完成后,不等焊缝冷却到常温就进行热处理,要求温度最好不能低于550℃就进行升温热处理,因为400℃~520℃是12Cr1MoV材料的敏化温度,在这温度区间时间越长,12Cr1MoV越容易产生裂纹。
总之,12Cr1MoV是一个淬裂倾向很大的材料,在焊接过程中,除要制定符合现场和材料要求的焊接施工工艺外,焊接中更要严格按工艺执行。只有这样才能保证焊缝焊接质量。避免因焊接质量不合格返工而造成人力物力及时间上的浪费,进而确保工程施工质量和工期。
作者简介:吴龙海,供职于江苏天目建设集团有限公司,研究方向:锅炉安装及压力容器焊接及材料热处理;盛建群,供职于江苏天目建设集团有限公司,研究方向:锅炉安装及压力容器焊接及材料热处理。