使用高鉻鎳奧氏體焊材無熱處理焊接ASTM A335 Gr.P22管材

姜慶新，牛緯濤，古永安

中國石油天然氣第七建設(shè)公司，山東青島 266300

使用高鉻鎳奧氏體焊材無熱處理焊接ASTM A335 Gr.P22管材

姜慶新，牛緯濤，古永安

中國石油天然氣第七建設(shè)公司，山東青島 266300

ASTM A335 Gr.P22材料焊接性較差，由于受到現(xiàn)場(chǎng)施工條件及焊縫位置等的限制，該類母材部分焊縫不便于進(jìn)行局部熱處理，為此采用了高鉻鎳焊材，不預(yù)熱、后熱及焊后熱處理的焊接工藝進(jìn)行焊接。試樣的力學(xué)性能試驗(yàn)及金相分析表明，力學(xué)性能符合要求，金相組織良好，焊接工藝滿足NB/T47017-2011規(guī)定要求；該焊接工藝用于國內(nèi)某煉廠ASTM A335Gr.P22孔板法蘭與引壓短管角焊縫的焊接工程實(shí)踐表明，裝置自2014年投產(chǎn)運(yùn)行至今采用該工藝施焊的所有焊縫均正常。

ASTM A335 Gr.P22材料；高鉻鎳焊材；無熱處理；焊接

SH/T3520-2015《石油化工鉻鉬鋼焊接規(guī)范》中條款7.2.5規(guī)定：當(dāng)施工條件限制不能進(jìn)行焊后熱處理時(shí)，經(jīng)設(shè)計(jì)或建設(shè)單位同意，可采用奧氏體或鎳基材料焊接，在設(shè)計(jì)溫度不高于315℃時(shí)，可選用高鉻鎳（25%Cr-13%Ni）奧氏體焊接材料，在設(shè)計(jì)溫度高于315℃時(shí)，可選用鎳基材料[1]。ASTM A335 Gr.P22作為珠光體耐熱鋼的一種，一般在預(yù)熱狀態(tài)下焊接，焊后進(jìn)行熱處理[2]。為解決ASTM A335 Gr.P22在特殊情況下不好進(jìn)行局部加熱處理的問題，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)采用高鉻鎳焊材，不預(yù)熱、后熱及焊后熱處理的焊接工藝進(jìn)行了評(píng)定。

1 試驗(yàn)材料及設(shè)備

試驗(yàn)?zāi)覆牟捎靡?guī)格為準(zhǔn)168.3 mm×18.26 mm、材質(zhì)為ASTM A335 Gr.P22的管道，其化學(xué)成分見表1；焊接材料選用了國內(nèi)某品牌ER309焊絲及E309-16焊條，其化學(xué)成分見表2～3；焊機(jī)選用ZX7-400焊機(jī)。

表1 母材化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%

表2 ER309焊絲熔敷金屬化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%

表3 E309-15焊條熔敷金屬化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%

2 試驗(yàn)程序與試驗(yàn)結(jié)果

2.1 試驗(yàn)程序

（1）試驗(yàn)前采用機(jī)加工方法將試件末端加工為60°坡口，并打磨坡口兩側(cè)各20 mm范圍內(nèi)的區(qū)域。

（2）點(diǎn)焊水平固定試件，封堵試件兩端及坡口外表面。

（3）向試件內(nèi)部充氬氣，以形成背面保護(hù)。

（4）檢驗(yàn)氬氣純度，符合要求后，采用GTAW進(jìn)行根部焊道焊接。

（5）采用SMAW進(jìn)行填充、蓋面，焊接工藝參數(shù)見表4。

（6）清理焊縫表面，試件自然冷卻、外觀檢測(cè)合格24 h后進(jìn)行無損檢測(cè)。

（7）無損檢測(cè)合格后進(jìn)行理化及力學(xué)性能試驗(yàn)。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

力學(xué)性能試驗(yàn)[3]結(jié)果見表5，金相試驗(yàn)結(jié)果見圖1～3。

表4 焊接工藝參數(shù)

表5 標(biāo)準(zhǔn)試樣室溫下機(jī)械性能

圖1 焊縫金相組織（×100）

圖2 熔合線金相組織（×100）

圖3 母材金相組織（×100）

試樣的力學(xué)性能試驗(yàn)及金相分析表明，力學(xué)性能符合要求，金相組織良好，未出現(xiàn)有害組織，焊接工藝滿足NB/T47017-2011規(guī)定要求，評(píng)定合格。

3 結(jié)束語

該焊接工藝用于國內(nèi)某煉廠ASTM A335Gr.P22孔板法蘭與引壓短管角焊縫的焊接，焊接完成和無損檢測(cè)合格后，裝置自2014年投產(chǎn)運(yùn)行至今，采用該工藝施焊的所有焊縫均正常，滿足裝置生產(chǎn)需求。該工藝避免了局部加熱不當(dāng)可能造成的焊接質(zhì)量問題，在降低施工難度的同時(shí)，獲得了滿足性能要求的焊縫，本文可用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)不便采用常規(guī)手段施焊的ASTM A335 Gr.P22焊縫施工。

[1]NB/T47014-2011，承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定[S].

[2]李亞江.焊接冶金學(xué)-材料焊接性[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007：94-102.

[3]SH/T3520-2015，石油化工鉻鉬鋼焊接規(guī)范[S].

Utilizing welding consumable of high Cr and Ni contents to weld ASTM A335 Gr.P22 pipe without needing heat treatment

JIANG Qingxin，NIU Weitao，GU Yong'an
PetroChina Seventh Construction Company，Qingdao 266300，China

ASTM A335 Gr.P22 is a kind of material of poor weldability.Preheat and PWHT are not applicable in site welding of ASTM A335 Gr.P22 due to limitations of site condition and weld position.To solve the problem，the welding process of using welding consumable of high Cr and Ni contents，no preheat，no heating and no PWHT is adopted.The welding process is in line with NB/T 47017 2011，the mechanical performance and metallographic microstructure of the test coupon are qualified by lab testing.The welding process has been utilized for the fillet welds of ASTM A335Gr.P22 orifice flange and impulse tube in a domestic refinery.The unit has been put into production since 2014 tillnow，allthe welds by applying this welding process are in good condition.

ASTM A335 Gr.P22；welding consumable of high Cr and Nicontents；withot PWHT；welding

10.3969/j.issn.1001-2206.2017.06.021

姜慶新（1988-），男，山東兗州人，工程師，2012年畢業(yè)于西安石油大學(xué)材料成型及控制工程專業(yè)，現(xiàn)從事石油工程建設(shè)工作。Email：jqx126@126.com

2017-07-03