15CrMo耐热钢焊接及验收工艺规范

15CrMo耐热钢焊接及验收工艺规范

一、珠光体耐热钢焊接特点

  珠光体耐热钢属于低合金钢，主要合金元素是铬、钼，还含有少量钨、钒、铌等元素，加热后在空气中冷却具有明显的淬硬倾向，焊接时在焊缝及热影响区易产生硬脆的马氏体组织，这不仅影响焊接接头的力学性能，还会产生很大的内应力，常导致焊缝和热影响区出现冷裂纹。硬化倾向还与下列因素有关：钢中碳、铬含量，构件厚度、刚性及焊件拘束度等。

  焊接时预热是防止冷裂纹的有效措施，焊件未预热或预热温度太低，工件冷却速度加快都会加重焊缝及热影响区硬化。为降低或消除焊接接头的残余应力,防止产生裂纹,改善焊缝和热影响区的金属组织与性能,应根据钢材的淬硬性、焊件厚度及环境温度条件综合考虑,进行焊前预热和焊后热处理。



二、施焊过程工艺要点及焊材选择

（1）在焊前、焊中、焊后必须有相应的热处理措施与焊接相配合，在焊接施工过程中必须按照预定的施工顺序，严格按照工序质量管理标准，实行全过程的质量控制，使人、机、料、法各因素均处于良好的受控状态，从而保证15CrMo管道的焊接质量。

（2）焊件组对前及焊接前，应将焊接面上、坡口及其内外侧表面20mm范围内的杂质、污物、毛刺和氧化物等清理干净，并不得有裂纹、夹层等缺陷。

（3）焊件不得进行强行组对。由于铬钼耐热钢裂纹倾向比较大，故在焊接时应严格遵守焊接程序，收缩量大的焊缝先焊，尽量减少拘束度。管子或管件对接焊缝组对时，内壁错边量不应超过接头母材厚度的10%，且不应大于2mm。

（4）焊接环境：15CrMo管道预制应在预制场内进行，现场焊接时应搭设防雨、防风棚，以保证焊接环境符合工艺要求，若棚内出现下列任一情况时不得进行施焊：

  a、电弧焊焊接时，风速≥8m/s, 氩弧焊焊接时，风速≥2m/s；

  b、相对湿度大于90%；

  c、温度低于-10℃；

  d、下雨或下雪。

（5）采用TIG焊打底，选用ER55-B2（R30)焊丝，氩气选用工业纯氩，纯度不得低于99.98%。采用焊条电弧焊填充盖面,选用E5515-B2(热307)焊条,焊接材料需有出厂合格证和质量证明书。焊条使用前在350℃高温中烘干1h。在保温筒中恒温100-120℃，随用随取。烘好的焊条领出后，超过4小时不用，应重新烘烤，且重复烘烤次数不得超过两次,焊条表面药皮不能有脱落现象。施焊时采用直流反接,短弧操作。

（6）焊缝坡口为60°±5°,对口间隙为2.5～3mm,钝边为0.5～1.0mm。采用多层多道焊法。

（7）预热采用氧-乙炔焰进行烘烤，使用红外测温仪进行测温，在坡口两侧同步进行，热透而无局部过热。焊件接头不论是点固焊还是正式施焊都必须进行预热,预热温度为150～200℃，焊前预热的加热范围，应以焊缝中心为基准侧，不应小于焊件厚度的3倍，且不应小于100mm。

（8）焊接过程中,采用短弧焊法,更换焊条要迅速敏捷,尽量减少抬弧和熄弧次数,防止空气进入熔池产生气孔,仔细打磨收弧处。中间层焊波较宽,一般采用锯齿形运条法进行连弧焊接。盖面焊接时,可采用月牙形运条法,摆动稍慢而稳,使焊波均匀美观。

（9）焊缝要一次连续焊完，焊接过程中，应保持焊件温度不低于预热温度（包括多层焊时的层间温度）。若因故被迫中断,要根据工艺要求采取缓冷保温措施防止裂纹,再焊前按焊前预热工艺预热后,方可继续施焊。



三、焊后热处理工艺要求

（1）焊后应立即进行焊后热处理，将焊缝、热影响区及其相邻母材加热到680～720℃。直径小于100mm的管道在12点、6点钟方向对称安装两只热电偶，100mm>直径<400mm管道沿焊缝在3点、6点、9 点、12点钟方向安装热电偶，直径1000mm管道沿焊缝均匀分布8个热电偶，热电偶安装在靠近焊缝边缘的25mm以内，加热器缠绕在焊缝上。焊后热处理的加热范围，每侧不应小于焊缝宽度的3倍，加热带以外部分应用细铁丝捆扎硅酸铝保温棉进行保温，加热区以外100mm应予以保温，并要求将未密封管口用保温棉包扎密闭，以保证升温和冷却的温度梯度达到工艺的要求。当不能立即进行焊后热处理时，应在焊后立即均匀加热至200℃～350℃,选用红外测温仪通过对实物测量确定加热温度（红外测温仪测量的准确性必须保证）。保温时间应根据后热温度和焊缝金属的厚度确定，且不应小于30min，并用硅酸铝保温棉包裹进行保温缓冷。在恒温期间，各测点的温度均应在热处理温度规定的范围内，其差值不得大于50℃，其加热范围不应小于焊前预热的范围。

（2）焊后热处理的加热速率、热处理温度下的恒温时间及冷却速率应符合下列规定：

a.当温度升至400℃以上时，加热速率不应大于(5125／δ)℃/h，且不得大于330℃/h。

b.焊后热处理的恒温时间应为每25mm壁厚恒温1h，且不得少于15min，在恒温期间内最高与最低温差应低于65℃。

c.合金钢为每毫米壁厚3min；

d.恒温后的冷却速率不应大于(6500／δ)℃／h，且不得大于260℃/h，400℃以下可自然冷却（注：δ为管道壁厚）。

（3）焊前预热及焊后热处理时，应测量和记录其温度，测温点的部位和数量应合理，测温仪表应经检定合格。热处理温度在整个热处理过程中应连续自动记录，记录图表上应能区分每个测温点的数值。热处理过程中应防止热电偶与焊件接触松动。

（4）热处理后应测量焊缝及热影响区的硬度值，其硬度值应符合设计文件规定。当设计文件无明确规定时，合金钢不宜大于母材硬度的125%。在焊缝区、热影响区、母材区作表面布氏（HB)硬度测试,以焊缝和热影响区的硬度不超过母材标准硬度的125%为合格。检验数量为热处理焊口总数的100%，且每道焊缝不少于三处（焊缝区、热影响区、母材区），每处不少于3点。热处理合格后，按规定的格式填写“热处理报告单”。硬度检测完工后按要求填写“硬度检测报告单”。并将上述所有报告单存档备查。



四、为确保焊接质量,应在焊后24h后，对外观检查合格的所有管道焊缝进行100％射线照相检验，其质量不得低于JB/T4730.2标准Ⅱ级；同时对所有管道焊缝应进行100％超声波检验，其质量不得低于JB/T4730.3标准Ⅰ级。检测结果合格后，及时收回检测报告书存档备查。



五、热处理后进行返修或硬度检查超过规定要求的焊缝应重新进行热处理和检验。



六、管道安装完毕，所有管线焊缝热处理、硬度试验和无损检验合格后,才能进行泄漏性试验。