14Cr1Mo耐熱鋼焊接工藝研究

相恒成

摘 要：通過對14Cr1Mo耐熱鋼材料成分及焊接性分析，依據(jù)進行相關焊接工藝評定試驗，指導完成了14Cr1Mo耐熱鋼材料的焊接工藝編制，成功地應用于實際生產(chǎn)。

關鍵詞：14Cr1Mo;工藝評定;推廣應用

1? 前言

14Cr1Mo耐熱鋼材料適用于石油化工、核電、汽輪機缸體、火電等高溫高壓、與氫或氫混合介質(zhì)接觸的大型設備，應用范圍十分廣泛。材料屬于珠光體耐熱鋼，具有以下特點：合金元素多元化，強度指標高、沖擊韌性要求高，抗氧化、抗氫、抗硫腐蝕，但同時焊接性較差，具有一定程度的淬硬性以及氫致裂紋和再熱裂紋傾向。針對這一情況，參考相關設計院的技術要求，并結合多年的生產(chǎn)經(jīng)驗，對其展開了工藝研究工作。

2? 14Cr1Mo鋼母材成分及焊接性分析

2.1 母材成分

14Cr1MoR鋼板按 GB 713-2014《鍋爐和壓力容器用鋼板》驗收[1]，鋼板熱處理狀態(tài)為正火+不低于650℃回火，金相組織為鐵素體+珠光體+回火貝氏體。14Cr1MoR鋼的化學成分見表1。

2.2 焊接性分析

根據(jù)國際焊接學會碳當量計算公式計算14Cr1MoR的碳當量w（C）eq= C+Mn/6+（Cr十Mo+V）/5+（Cr+Ni）/15（%）=0.620%>0.6，焊接性較差，屬難焊材料，需采用較高的預熱溫度和嚴格的工藝方法。鋼中的C、Mn、Nb等元素使鋼材強化，焊接時易淬硬，這些硬化組織很敏感，使焊接接頭具有較大的冷裂傾向 [2]。

3? 焊接材料選擇

14Cr1Mo鋼屬于低合金高強鋼，焊材選擇應根據(jù)鋼材力學性能和化學成分選擇與母材匹配的焊縫金屬并要求焊縫強度不低于或略高于母材標準抗拉強度的下限值，同時還要考慮產(chǎn)品的使用條件、產(chǎn)品結構、板材厚度和熱處理等因素 [3]。

根據(jù)實際生產(chǎn)情況，焊接重點選擇埋弧焊。焊接材料選定為歐洲奧鋼聯(lián)伯樂公司焊材，埋弧焊焊絲選擇T Union SA Cr1Mo SC，與之配合的焊劑選擇UV 420 TTR。

4? 14Cr1Mo鋼典型工藝評定

4.1 評定前準備

依據(jù)NB/T 47014-2011《承壓設備焊接工藝評定》和相關技術要求，進行埋弧焊工藝評定，評定編號：PQR501-1。采用厚度為68 mm的14Cr1MoR鋼板作為焊接工藝評定試板，選擇埋弧焊U形坡口。

4.2 埋弧焊主要工藝參數(shù)見表2

4.3 焊接時采取主要工藝措施

焊接前預熱200℃～250℃，焊接過程中保持層間溫度200℃～250℃，焊后立即消氫處理：300℃～350℃保溫3小時，緩冷。試板切割分成M板和N板，M板經(jīng)min.PWHT 695℃ 保溫6hr，N板經(jīng)max.PWHT 695℃ 保溫22hr，升降溫速度55℃～75℃/h。

4.4 檢驗及評定結果

無損檢測、熱處理后在合格部位取樣，按NB/T 47014-2011《承壓設備焊接工藝評定》和相關標準進行常溫拉伸、高溫屈服、-20℃夏比V型缺口沖擊三項力學性能試驗以及彎曲性能試驗和硬度試驗。埋弧焊M板和N板的具體試驗結果見表3、表4。

檢驗結果表明，焊接接頭的性能均能達到14Cr1Mo鋼母材保證值和相關圖紙文件的技術要求，評定合格。

5? 14Cr1Mo鋼焊接工藝應用

我公司為山東方宇潤滑油有限公司制造的二段熱高壓分離器，設備筒體材質(zhì)為14Cr1Mo Ⅳ，封頭材質(zhì)為14Cr1MoR，筒體內(nèi)徑為2600mm，厚度為200 mm。

設備主體焊縫主要是環(huán)向B類接頭及筒體與封頭間環(huán)向A類接頭，坡口形式為窄間隙型，采用埋弧焊焊接，焊絲選擇T Union SA Cr1Mo SC，焊劑選擇UV 420 TTR。焊后24h后進行100%RT檢測，按NB/T47013-2015不低于II級合格;焊后24h后、熱處理后和水壓試驗后分別進行100%UT檢測+100%MT檢測，按NB/T47013-2015，I級合格。以上接頭經(jīng)無損檢測后一次合格率達到95%以上，成功地指導了生產(chǎn)。

6? 結論

通過對14Cr1Mo耐熱鋼埋弧焊工藝評定試驗得到的數(shù)據(jù)，編制了合理的壓力容器焊接工藝，在生產(chǎn)實踐中成功指導了產(chǎn)品的焊接，獲得了優(yōu)良的焊接接頭質(zhì)量，為今后同類產(chǎn)品焊接生產(chǎn)奠定了基礎，具有非常大地推廣應用價值。

參考文獻：

[1] GB713-2014.鍋爐和壓力容器用鋼板.中國標準出版社.2014

[2] 中國機械工程學會焊接學會.焊接手冊.第31卷.北京：機械工業(yè)出版社，2008

[3]張文鉞.熔焊原理. 北京：機械工業(yè)出版社，1999