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              高压无缝钢管的焊接工艺及分析

              2021-04-16  来自: 江苏润利锅炉有限公司 浏览次数:258

              12Cr2Mo1高压无缝钢管的焊接工艺及分析

              12Cr2Mo1是以Cr-Mo为基的低合金珠光体耐热钢,它不仅有很好的抗氧化性和热强性,还有比较好的抗硫腐蚀性和抗氢腐蚀性能,在石油、化工行业中应用于高温条件下的重要结构。我们根据以往的工作经验,对此材料的焊接做了进一步的分析。

              12Cr2Mo1的可焊性与低碳调质高强钢相似,主要问题是近焊缝区的硬化和冷裂纹、热影响区的软化以及热处理或高温长期使用时会再发生裂纹问题。下面根据接头的组织和性能对焊接工艺特点作一分析介绍。

              一、12Cr2Mo1钢的成分特点分析

              首先我们对12Cr2Mo1钢的成分特点进行了分析。作为耐热钢成分的配合不仅要满足常温的力学性能要求,更重要的则是保证高温性能要求。在高温下长期使用的金属易于被氧化和腐蚀,同时在高温下所受的应力即使低于钢在该温度时的屈服强度,但在长期作用下,也会发生缓慢而连续的塑性变形,即所谓“蠕变”现象。另外,由于温度增高,钢的强度也明显降低,并且在高温下(400~600℃)长期工作时,其塑性和韧性也会有所下降。换言之12Cr2Mo1在高温时的力学性能不仅与温度和应力有关,而且还和应力作用的时间有关。为了提高抗氧化性能,在其化学成分中添加了2.0%~2.5%Cr0.15%~0.50%Si,因为CrSi能在表面形成致密的保护氧化膜Cr2O3SiO2,可以防止氧对铁的继续作用。

              钢在高温时抵抗塑性变形和断裂能力变化,有两方面的原因:(1)温度增高使原子间结合力减弱而加强扩散,促使再结晶,第二相聚集长大以及亚稳定组织向稳态变化,结果均使钢软化;(2)温度增高有利于产生晶界扩散变形和晶界滑动迁移,晶界强度将显著减弱从而降低塑性变形应力,易于导致晶间裂纹,为了提高热强性,可以从基体固溶强化、第二相沉淀强化、晶界强化这三方面进行合金化实现强化。

              二、焊接材料的选择

              在分析了12Cr2Mo1的化学成分后,第二步是根据其成分来选择与其匹配的焊接材料。为了保证焊缝性能同母材匹配,而具有必要的热强性,焊缝成分要尽量和母材相近,同时,为了防止焊缝有较大的热裂倾向,焊缝的含碳量应比母材低一些。只有选择适当的焊接材料,焊缝的性能才可以与母材匹配,如采用奥氏体、钢焊条来进行焊接,由于焊缝与母材膨胀系数不同,同时在长期高温工作时还会发生碳的扩散迁移现象,从而会导致在熔合区发生破坏。我们按照12Cr2Mo1的化学成分决定采用热407焊条来做为焊接材料。

              三、焊接工艺的控制

              珠光体耐热钢一般在热处理状态下焊接,焊后大多数进行高温回火处理。为了消除近缝区的硬化现象,正确选定预热温度和焊后回火温度是非常重要。预热和焊后热处理不仅可以改善组织,而且还可以减少焊接残余应力,同时也可以消除扩散氢含量,因而对减小延迟裂缝倾向是有利的。我们根据以往的经验,采用焊前预热300℃、较小的焊接线能量和焊后700℃的回火工艺,结果得到了较为满意的焊接接头。

              关键词: 钢管   高压   焊接   工艺  

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