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15CrMoG無(wú)縫鋼管焊接工藝
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15CrMoG無(wú)縫鋼管,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)），最后用半導(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)，第一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。
無(wú)縫鋼管規(guī)格表大全
名稱
規(guī)格
產(chǎn)地
數(shù)量
名稱
規(guī)格
產(chǎn)地
數(shù)量
無(wú)縫鋼管
6*1-1.5-2.5
山東
60
無(wú)縫鋼管
133*4-5-6-8-12-15-18-20-25-30
山東
120
無(wú)縫鋼管
14*1.5-2.5-3
山東
58
無(wú)縫鋼管
140*6-8-10-12-14-16-18-20-22-25
山東
98
無(wú)縫鋼管
16*1.5-2.5-3
山東
120
無(wú)縫鋼管
148**6-8-10-12-14-16-18-20-30
山東
80
無(wú)縫鋼管
18*2-3-4-5
山東
20
無(wú)縫鋼管
150*6-8-10-12-14-17-20-25-30
山東
110
無(wú)縫鋼管
20*2-2.5-3-6
山東
100
無(wú)縫鋼管
153*4.5-6-8-10-12-14-20-25-30
山東
150
無(wú)縫鋼管
24*2.5-3-4-5-6
山東
98
無(wú)縫鋼管
168*8-10-12-14-20-25-30
包頭
180
無(wú)縫鋼管
25*2.5-3-4-5-6
山東
58
無(wú)縫鋼管
180*8-12-16-25-30-45
包頭
100
無(wú)縫鋼管
28*3-3.5-4-5-6
山東
69
無(wú)縫鋼管
184*6-8-12-16-20-25-30-40-48
山東
80
無(wú)縫鋼管
32*3.5-4-5-6-8
山東
120
無(wú)縫鋼管
200*6-7-10-15-20-26-30-45
包頭
180
無(wú)縫鋼管
34*4-5-6-8
山東
40
無(wú)縫鋼管
219*6-8-12-16-18-20-25-30-45-50-60
山東
90
無(wú)縫鋼管
36*3.5-5-6-8
山東
32
無(wú)縫鋼管
232*10-20-30
包頭
140
無(wú)縫鋼管
38*4.5-6-7-8-10
山東
45
無(wú)縫鋼管
245*8-10-14-17-20-22-30-40
山東
160
無(wú)縫鋼管
39*3.5-5-6-8
山東
58
無(wú)縫鋼管
273*7-8-10-16-18-20-25-30-45-60
山東
90
無(wú)縫鋼管
42*3.5-4-5-6-7-8-9-10
山東
75
無(wú)縫鋼管
299*8-12-20-35-50
包頭
110
無(wú)縫鋼管
45*3.5-4-5-6-7-8-9-10
山東
20
無(wú)縫鋼管
335*8-12-14-18-22-25-45-60
山東
90
無(wú)縫鋼管
48*3.5-4-5-6-7-8-9-10
山東
100
無(wú)縫鋼管
355*8-10-20-25-30-40-52
山東
80
無(wú)縫鋼管
51*3.5-4-5-6-7-8-9-10
山東
120
無(wú)縫鋼管
377*8-12-16-20-24-28
包頭
78
無(wú)縫鋼管
56*3.5-4-5-6-7-8-9-10
山東
90
無(wú)縫鋼管
402*10-15-20-25-30-35-40
包頭
95
無(wú)縫鋼管
57*3.5-4-5-6-7-8-9-10
山東
110
無(wú)縫鋼管
406*10-20-25-28-35-40
山東
88
無(wú)縫鋼管
60*3.5-4-5-6-7-8-9-12-14
山東
95
無(wú)縫鋼管
426*10-12-14-16-20-25-30-35-40
成都
108
無(wú)縫鋼管
63*3.5-4.5-5-6-7-8-9-12-14
山東
70
無(wú)縫鋼管
480*10-12-14-16-18-20-25-30-40-50
成都
120
無(wú)縫鋼管
68*4-4.5-5.5-7-8-9-10-12-14-16
山東
80
無(wú)縫鋼管
530*10-12-14-16-18-20-30-40
成都
135
無(wú)縫鋼管
70*4.5-5-6-7-8-9-10-12-15-16
山東
60
無(wú)縫鋼管
560*10-14-16-20-25-30-40-50-60
成都
145
無(wú)縫鋼管
73*4-4.5-5-6-7-8-9-10-12-15
山東
75
無(wú)縫鋼管
600*10-14-16-20-25-30
成都
80
無(wú)縫鋼管
78*4-4.5-5-6-7-8-9-10-12-14
山東
110
無(wú)縫鋼管
610-10-11-18-20-25-30-45-66
成都
98
無(wú)縫鋼管
83*4.5-6-10-12-14-16-18-20
山東
96
無(wú)縫鋼管
630*10-30-40-45-55-75
成都
150
無(wú)縫鋼管
89*4.5-6-10-12-14-16-18-20
山東
100
無(wú)縫鋼管
650*15-20-30-45-55-75
成都
120
無(wú)縫鋼管
95*4.5-8-10-12-14-16-20
山東
95
無(wú)縫鋼管
710*10-20-30-45-65-75
成都
100
無(wú)縫鋼管
102*4.5-5-7-8-10-12-14-16-18-30
山東
120
無(wú)縫鋼管
720*10-20-40-55-60-75-95-100
成都
90
無(wú)縫鋼管
108*4.5-5-7-8-10-12-14-18-20-22
山東
100
無(wú)縫鋼管
760*20-30-40-50-60-70
成都
158
無(wú)縫鋼管
114*4.5-5-6-7-10-12-16-18-20
山東
105
無(wú)縫鋼管
850*20-25-35-45-65
成都
120
無(wú)縫鋼管
121*4.5-5-6-7-8-10-12-14-16-18-20
山東
140
無(wú)縫鋼管
960*48 1020*50-60-80
成都
88
無(wú)縫鋼管
127*4.5-5-6-7-8-10-12-14-16-18-20
山東
108
無(wú)縫鋼管
1020-50-60-80-100
成都
90
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山東百鋼匯金屬材料有限公司位于山東省聊城市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)，主要銷(xiāo)售“薄、小、精、細(xì)、特”厚壁無(wú)縫鋼管的主要企業(yè)， 公司目前擁有三條完整的鋼管生產(chǎn)線：一條為60、90穿孔機(jī)、冷撥生產(chǎn)線六條，熱軋生產(chǎn)線一條，主要銷(xiāo)售外徑30mm-245mm厚壁無(wú)縫鋼管；兩條為245mmASSRL軋管機(jī)，系國(guó)內(nèi)較大的三輥軋管機(jī)，采用芯棒預(yù)穿和限動(dòng)小循環(huán)，三級(jí)計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化系統(tǒng)，均達(dá)到較高的生產(chǎn)水平。主要生產(chǎn)外徑159mm-530mm，壁厚10mm-100mm，外徑精度±0.5%,壁厚精度±5% ，可按照客戶定做各種規(guī)格的厚壁無(wú)縫鋼管,可定做多種規(guī)格、20#精密厚壁無(wú)縫鋼管，45#精密厚壁無(wú)縫鋼管，精密光亮管。 另常年兼營(yíng)成都、包鋼、冶鋼、魯寶、鞍鋼、安陽(yáng)、洪都、山東 ，江蘇 ，天 津等幾大鋼廠的國(guó)產(chǎn)進(jìn)口的厚壁無(wú)縫鋼管、無(wú)縫管、流體鋼管、直縫焊管，經(jīng)營(yíng)品種多、 規(guī)格齊全，保質(zhì)保量，常年庫(kù)存保有量10000噸以上。
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產(chǎn)品材質(zhì)：Q235、20#、45#、Q345B(C、D、E)、20G、15crmoG、 12cr1movG、20cr、40cr、42crmo、35crmog、40cr、42crmo、20crmnti、P22、T22、P91、T91、P22、Cr5Mo、Cr9Mo、等，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)： 結(jié)構(gòu)管GB/T8162-2008 流體管GB/T8163-2008低 中壓鍋爐管GB3087-2008 高壓鍋爐管GB5310-2008 化肥專用管GB6479-2000 石油裂化管GB9948-2006 液壓支柱管GB/T17396-9
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