12Cr1MoV钢主蒸汽管道焊接工艺.pdf

2 01 1正 第 3期 管 道 技 术 Pi p e l i n e Te c h ni q u e 5 设 备 a n d Equ i pme n t 2 0l 1 No ． 3 1 2 C r l Mo V钢主蒸汽管道焊接工艺 侯 伟鹏 广东韶关钢铁集团有限公司， 广东韶关5 1 2 1 2 3 摘要 针对安装 中遇到的 1 2 C r l Mo V耐热钢 管的焊接 问题 ， 通过对 1 2 C r l Mo V钢进行焊接 性能分 析 ， 制定了合理的焊接施工工艺。实践证 明 采用该工艺进行焊接 ， 可以获得 了优 良的焊缝 ， 能够保证 管道的安全运行。该工艺能为类似的管道焊接提供借鉴。 关键词 1 2 C r l Mo V钢； 主蒸汽管道 ； 焊接工艺 中图分类号 T G 4 4 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 49 6 1 4 2 0 1 1 0 3 0 0 4 5 0 3 W e l di n g Pr o c e du r e f o r 1 2 Cr l M o V St e e l M a i n S t e a m Pi p e HOU W e i p e n g S h a o g u a n I r o n S t e e l Gr o u p C o ． ， L t d ． ， S h a o g u a n 5 1 2 1 2 3， C h i n a Abs t r ac t Ac c o r di n g t o t he we l d i n g p r o bl e ms wi t h he a t r e s i s t a nt 1 2Cr l MoV s t e e l pi p e i n i n s t a l l a t i o n， t hr o ug h a we l d a bi l i t y a n a l y s i s o f 1 2 C r l Mo V s t e e l ， t h e f e a s i b l e w e l d i n g p r o c e d u r e i s e s t a b l i s h e d i n t h i s p a p e r ． T h e p r a c t i c e d e mo n s t r a t e s t h a t fi n e w e l d i n g C a l l b e o b t a i n e d wh e n a d o p t i n g t h e p r o c e s s w h i c h c a n e n s u r e t h e p i p e r u n n i n g s a f e l y ． T h e p r o c e s s c a l l p r o v i d e s o me r e f e r e n c e s f o r s i mi l a r p i p e l i n e s we l di n g． Ke y wo r d s 1 2 C r l Mo V s t e e l ； ma i n s t e a m p i p e ；we l d i n g p r o c e d u r e 0 引 言 韶钢 8 高炉鼓 风机 的一项主要施工项 目是安装 J G一 2 0 0 ／ 9 ． 8一 Q燃气锅炉。该锅炉为单锅筒 、 自然循 环、 集 中下降管 、 兀型布置 的纯燃高炉煤气锅炉 ， 锅炉 额定蒸发量为 2 2 0 t ／ h ， 锅炉工作压力为 1 1 ． 2 7 MP a ， 过热蒸汽压力为 9 ． 8 M P a ， 过热蒸汽温度为 5 4 0 o C． 锅炉主蒸汽管道材质为 1 2 C r l M o V钢 ， 焊 口总数 3 1 3个 ， 规格为 2 1 91 8 、 2 7 3 2 0 、 I 3 2 52 5 ， 其中 以 2 7 3 2 0管居多。设计要求全部焊 口采用全焊透 焊接。由于工期 紧、 技术要 求高， 因此制定合理 的焊 接工艺 ， 对保证焊接质量、 加快施工进度很重要 。 1 焊接性能分析 1 ． 1 1 2 C r l Mo V钢的化学成分及力学性能 1 2 C r l M o V钢 的化学成 分 和力学性 能如 表 1所 示。 | l 1 2 C r l M o V钢 的合金元素 总的质量分数 0 ． 4 ％ ， 说明其焊接性 较差 ， 有较大的淬硬倾 向， 近缝区易被淬硬形成马氏 体组织 ， 焊接 时产生残余应力 ， 在近缝 区容易出现冷 裂纹。 1 ． 2 ． 3 再热裂纹 通过计算 表征钢种再热裂纹敏感性 的裂纹指数 P 元素含量在一 定范 围内， 取 中间值 ， 1 2 C r l Mo V 4 6 P i p e l i n e Te c h n i q u e a n d Eq u i p me n t Ma v ． 2 01 1 钢 的 P 1 ． 90 ， 说 明 在 焊 后 热 处 理 中，由于 1 2 C r l Mo V钢含有 C r 、 M o 、 V等强碳化物形成元素 ， 这 些元素的碳 、 氮化物在 5 0 0～ 7 0 0 o C 温度区间内再次加 热会发生晶内沉淀强化作用 ， 从而有可能在热影响区 熔合线附近的粗晶区产生再热裂纹。 1 ． 2 ． 4回 火 脆 性 1 2 C r l Mo V钢的回火脆性 与钢 中的 P 、 S b 、 S n 、 A s 等杂质和合金元素含量有关 ， 防止脆化的主要措施是 控制钢的 Mn 、 S i 元素和杂质的含量。 l 2 焊接方法选择 在保证管道全焊透的前 提下 ， 为提高工作效率 ， 打底焊采用易于实现单面焊双面成形的钨极氩弧焊， 填充和盖面焊采用机动灵活、 能进行全位置焊接 的焊 条电弧焊。 3 焊接材料选择 首先要保证焊缝化学成分与母材相当， 以保证焊 缝金属具有相似的热强性 ； 其次， 由于 1 2 C r l Mo V钢具 有较大的冷裂倾向和再热裂纹倾 向， 可选用低匹配的 焊接材料 ， 适 当降低焊缝金属的强度以提高其塑性变 形能力 ， 缓和焊接接头的受力状态 ， 这样将有利 于降 低再热裂纹 的敏感性 和改善热影 响 区的冷 裂倾 向。 综合以上考虑 ， 氩弧焊丝选用 d p 2 ． 5的耐热钢焊丝 T I G R 3 1 ， 焊条选用 d p 3 ． 2 、 ． 0的低氢钠型焊条 R 3 1 7 。 钨极 氩 弧 焊 电极 为铈 钨 极 ， 氩气 纯 度 要 求 在 9 9 ． 9 9 5 ％以上； 焊条使用前须进行 3 5 0～ 4 0 0 c lC 烘 干， 并保温 11 ． 5 h ， 保持温度 1 5 0℃左右。焊丝 、 焊条的 化学成分和力学性能见表 2 。 表 2 焊材的化 学成分和 力学性能 4 焊接工 艺 4 ． 1 坡口 j n - r 及清理 管端加工坡 口形式见图 1 。坡 13为 V型 ， 坡 13角 度 6 01 0 。 ， 钝边 R为 1 ． 5- 4- 0 ． 5 mm， 间隙 A为 2 -4 - 0 ． 5 m m． 采用磁力管道气 割机加 工坡 口， 气 割后去 除割 渣， 并用丙酮清洗坡 口表面及两侧 2 0 m m范围内的油 污、 水分 、 锈蚀 、 氧化物及其他夹杂物。 图 1 管端坡 口示意图 4 ． 2 管道的组对与点固焊 利用定位钢板进行管道的组对 ， 对 口时要求管 内 壁齐平， 错边量不大于壁厚的 1 0 ％且不大于 1 mm， 组 对间隙应保持均匀一致 。对接管 口与管子 中心线应 垂直 ， 偏斜度小于 2 m m． 点固焊采用钨极氩弧焊 ， 每个焊 口均分 四等分并 对称点固4点， 以减少变形及应力 ， 点固焊缝要薄且牢 固， 焊缝长度 5 m m左右 。点 固后仔细检查焊缝 ， 发现 缺陷及时处理后方可重新点焊。 4 ． 3 焊前预热 焊前预热是 防止珠光体耐热钢焊接冷裂纹和再 热裂纹的有效措施之一。 _ 2 施焊前对焊 口进行 2 0 0～ 3 0 0℃的预热 ， 焊接过程仍要保持焊缝层间温度约 2 5 0 c c且不低 于预热温度的下限值 。 焊前预热的加热范 围以焊缝 中心线 为基准， 每侧 不小于管子壁厚的 3倍 ， 且不小于 6 0 m m． 4 ． 4 焊 接 4 ． 4 ． 1 打底 层焊接 预热后立即进行 打底 焊， 先用 电弧将母材加热 ， 形成熔池后立即添加焊丝 ， 焊丝与焊缝间夹角保持在 5 。 ～1 5 。 ， 焊丝不做摆动 ， 打底层厚度为 4 m m左右。 施焊过程 中尽量减 少熄 弧次数 ， 以减 少接头数 量。熄弧前适 当降低焊速 ， 填满后再停止送氩气 ， 避 免产生弧坑和裂纹。焊至点固焊点时 ， 先用砂轮机磨 掉焊点后再施焊。 4 ． 4 ． 2 填充层焊接 打底 焊 结 束 后 ， 立 即进 行 填 充 层 焊 接。选 用 3 ． 2 m m焊条 ， 采用小焊接工艺参数、 多层多道焊， 运 条时中间慢 、 两侧快 ， 使坡 口面母材充分熔合 。 [ 3 第 3期 侯伟鹏 1 2 C r t M o V钢主蒸汽管道焊接X - 艺 4 7 多层多道焊时 ， 每道焊缝 应一次连续焊完 ； 如因 故中断时， 采用缓冷措施 ， 以防止产生裂纹 ； 再次焊接 时， 应仔细检查 ， 确认无缺陷后才可按原工艺要求施 焊。每层焊后应仔细清渣 ， 铲除飞溅 ， 刷净焊道。 4 ． 4 ． 3盖 面层 焊接 盖面焊选用 1／ l／ Y l 焊条， 焊条摆动要均匀， 使焊缝 成形美观、 焊纹细腻。盖面焊缝两侧分别超过坡口边缘 2 1T I IY I 左右， 且焊缝向母材圆滑过渡， 避免出现咬边缺陷。 打底层 、 填充层、 盖面层焊接工艺参数如表 3 所示。 表 3 焊接工艺参数表 ． 焊材 焊材规格 钨 极直径 焊接电 流 电弧电压 氩气流量o ／ 焊层 电 源极性 ． 牌号 m m m m ， ／ A V L n I 1 4 ． 5焊后 热处 理 热处理设备为电阻加热温控箱 L WE R B型 1台、 电阻丝加热器及电缆线 2套、 热电偶测温仪 2套 ， 并配 备保温材料复合硅酸盐棉毡若干。 焊接完毕后 ， 用复合硅 酸盐棉毡 覆盖焊 口， 保温 缓冷 ， 保温宽度不小于管子壁厚的5倍 ， 以减少温度梯 度。至室温后立即进行焊后热处理 ， 采用 电阻丝加热 器进行电加热。加热范围以焊缝中心线为基准 ， 每侧 不小于管子壁厚的 3倍 ， 且不小于 6 0 mm． 加热时内外 壁温度应均匀 ， 任意两测点温度差不大于 5 0℃． 焊后热处理应避 免在 回火脆性及再 热裂纹敏感 的温度范围 5 0 0～ 7 0 0℃ 内进行 ， 故热处理温度选择 高于再热裂纹敏感温度 7 2 0～7 5 0 o C 。焊后热处理 规范参数见表 4 。 5 焊接质量检验 按 D L ／ T 8 6 9 2 0 0 4 火力发电厂焊接技术 规程 标准进行检验 ， 1 0 0 ％射线探伤 ， Ⅱ级合格 ， 一次拍 片 合格率 9 6 ％以上 。 表 4 焊后热处理规范参数 热处理后对焊缝金属进行硬度检验， 要求焊缝 的 硬度不超过母材布氏硬度加 1 0 0且 2 7 0 H B ． 每个焊 口随机测量 3点 ， 实测均符合规程要求 ， 其 中 l 2个焊 口 共 3 6个点 的焊缝硬度检测数据见表 5 。 表 5 焊缝硬度检验值 焊 口 布氏硬度值／ H B 焊 V 1 布氏硬度值／ H B 编号 第 1点第 2点第 3点 编号 第 1点 第 2点 第 3点 1 1 6 2 1 6 6 1 7 O 7 l 6 5 1 7 9 1 7 2 2 1 6 3 1 6 3 1 7 O 8 l 6 4 1 6 7 1 7 0 3 1 6 4 1 6 6 1 7 0 9 1 7 6 1 8 O 1 8 2 4 1 7l 1 7 4 1 7 7 1 O 1 8 O 1 8 4 l 8 6 5 1 7 0 1 7 3 1 7 5 1 1 l 8 6 1 8 9 1 9 O 6 1 7 5 l 7 8 l 8 0 1 2 1 7 1 1 7 4 1 7 8 6结束语 管路的水 压试验一 次性 通过 ， 未 有焊 口渗 漏现 象 。通过对 1 2 C r l M o V钢的焊接性研究 ， 确定 了可行 的焊接工艺 ， 该工艺可供今后同类型焊接作业借鉴参 考 。 参考文献 [ 1 ] 陈祝年． 焊接工程师手册． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 2 1 0 3 2 1 03 3． [ 2 ] 中国机械工程学会焊接学会． 焊接手册． 2版． 北京 机械 工业出版社 ， 2 0 0 1 3 1 4 3 1 5 ． [ 3 ] 王晋生， 郑春刚， 陈丽中． 压力管道工程焊接技术与质量 控制． 管道技术与设备， 2 0 0 4 2 3 l 一3 2 ． 作者简介 侯伟鹏 1 9 7 7 ～ ， 焊接工程师， 从事安装工程质量管 理工作。 上接第 2 1页 自动的泄漏监测定位与报警。 在油 田输油管道安装管道泄漏监测系统 ， 可 以确 保管道安全运行， 减少管道事故 的发生 ， 具有明显 的 经济效益和社会效益。 参考文献 [ 1 ] 王俊武． 输油管道泄漏检测系统研究与开发． 自动化仪 表 ， 2 0 0 6 S 1 1 0 1 1 0 3 ． [ 2 ] 陈富强， 李霞． 光纤光栅分布式传感系统及其输气管道泄 漏检测． 自动化与仪器仪表 ， 2 0 0 9 3 1 2 81 3 0 ． [ 3 ] 廉小亲， 苏维均， 何杰． L a b V I E W 在输油管道泄漏监测系 统中的应用． 北京工商大学学报 自然科学版 ， 2 0 0 5 1 7 881 ． [ 4 ] 夏海波， 张来斌， 王朝晖． 基于 G P S时问标签的管道泄漏 定位方法． 计算机测量与控制， 2 0 0 3 ， 1 1 3 1 6 11 7 6 ． [ 5 ] 冯健， 张化光， 伦淑娴， 等． 输油管道泄漏监测与定位系统 的研制． 东北大学学报， 2 0 0 3 8 9 59 9 ． [ 6 ] 胡志新， 张桂莲， 何巨， 等． 利用分布式光纤传感技术检测 天然气管道泄漏． 传感器技术 ， 2 0 0 3 1 0 4 8 5 0 ． 作者简介 胡炎兴 1 9 8 3 一 ， 助理工程师 ， 主要从事原油管道输 送等工作 。