2.25Cr—1Mo—0.25V钢焊接工艺

更新时间:2024-01-01 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:4788 浏览:16399

摘 要 : 本文通过一系列试验研究Cr-Mo钢中的新型钢2.25Cr-1Mo-0.25V钢的性能、焊接工艺、热处理等等.试验中采用法国SAF公司提供的焊丝S225V和焊剂F537,采用埋弧焊焊接方法,并经焊后热处理后,进行了化学成分分拉伸试验,V冲击等试验,试验结果均符合要求,试验表明:通过对2.25Cr-1Mo-0.25V钢性能的了解,确定了选择焊接材料的方法,选定焊丝S225V和焊剂F537,并制定了合理的焊接工艺;确定2.25Cr-1Mo-0.25V钢理想预热温度为180℃;确定焊后热处理温度,并且通过各项实验证明焊后热处理温度的合理性.

Abstract: This paper investigated the properties, welding procedure, heat treatment and of 2.25Cr-1Mo-0.25V steel,which is a new breed among Cr-Mo steel,through a series of experiments. In the experiments,we used S225V and F537 provided by SAF pany in France. The results is obtained:Through studied the properties of 2.25Cr-1Mo-0.25V steel,we determined the manners to choose the welding materials. We chose S225V and F537 as weldingmaterials with which we determined the welding procedure; The ideal preheat temperature is obtained:180℃; The post welding heat temperature is determined and we proved the reasonable by a series of experiments.

关 键 词 : 2.25Cr-1Mo-0.25V钢;焊接工艺;热处理


Key words: 2.25Cr-1Mo-0.25V steel;welding procedure;heat treatment

中图分类号:TG4 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2012)33-0038-02

0 引言

近几年来,随着压力容器市场的不断扩大,同时由于Cr-Mo钢具有的性能,常常被用于制造一些耐高温、耐高压的阀门,如铬钼钢安全阀等,特别是2.25Cr-1Mo钢,更是加氢容器锻件用钢的宠儿[1].由于2.25Cr-1Mo钢具有综合的机械性能和优良的抗氢腐蚀性能,经常被用于制造一些大型高温高压容器,如加氢反应器,这类容器的工作温度是400~450℃,而2.25Cr-1Mo钢对高温脆性又很敏感,因此,有关2.25Cr-1Mo钢的焊接工艺是有必要的.

1.实验原料、方法及仪器

1.1 试板尺寸及型号

①材料:2.25Cr-1Mo-0.25V;②规格:δ等于112mm;③机加工坡口,焊前打磨.

1.2 材料及焊前准备

①牌号:焊丝S225V和焊剂F537;②规格:Φ4.0;③制造厂商:法国SAF公司.

1.3 工艺参数

许多参考文献中都提到,由于2.25Cr-1Mo-0.25V钢在室温下具有较大的空淬性,因此焊前必须进行预热,最低预热温度150℃才可避免冷裂纹与再热裂纹的出现.考虑到生产施工条件复杂,同时存在许多对焊接不利的影响因素,预热温度最好控制在200℃左右.若预热温度过高,可能会导致局部焊缝金属晶粒粗大.焊后热处理温度对焊接接头的性能有着较大的影响,通常试件或者产品焊后应立即进行消氢处理,以便溢出扩散氢,降低接头中的扩散氢含量,从而提高接头韧性.在交流电源条件下焊接,焊缝抗拉强度、冲击韧性均较高,σb大约高30MPa,工艺性能也较好.所以选择交流电作为其电流.具体焊接工艺如下:

①预热温度:180℃;层间温度:180-250℃;后热温度:(300-350℃)×2h;

②电源种类:交流; 焊接电压:30-32V; 焊接电流:510-530V;焊接速度:27M/hr;最大线能量:22.61KJ/cm.

1.4 焊接接头及尺寸要求 因试板厚度为112mm,属于较厚试板,所以采用双“U”型坡口,详见图1.焊接顺序:首先在深坡口侧开始施焊,焊第一、二焊道时为防止焊穿, 应采用较小的焊接线能量,其余焊道采用上述焊接线能量施焊.反面用碳弧气刨清焊根,打磨去除渗碳层,并对清根部位做MT检查,合格后对该侧施焊至完,再焊另一侧剩余部分,按这一顺序至焊板无翘曲.

1.5 焊后热处理[2] Cr—Mo抗氢钢制容器,自淬倾向大,焊后热影响区组织一般为贝氏体,硬度高、韧性低.为了改善组织和性能,同时消除焊接应力,焊后必须进行热处理.由于Cr—Mo抗氢钢具有好的高温强度,因此规范都推荐采用比较高的热处理温度.焊接接头的性能在很大程度上取决于焊后热处理规范.当回火温度较低或保温时间不足时,焊缝及近缝区金属具有较高的强度,而塑性、韧性偏低.反之,提高回火温度时,焊缝及近缝区强度有所下降,而塑、韧性则随之提高.

2.焊件各项性能分析

2.1 化学成分分析

焊缝化学成分见表1.

合金钢之所以具备许多碳钢不具备的优异的性能,主要是合金元素与铁碳以及合金元素之间的相互作用,从而改变了钢的内部组织结构的缘故.而加钒的钢强度高,抗氢腐蚀性能和抗氢脆性能明显改善,抗回火脆性也更好. 2.2 拉伸试验

试验在Min.PWHT(705℃,8h)和Max.PWHT(705℃,32h)条件下,通过全厚度接头板拉2件,T/2处常温接头、纯焊肉拉伸各1件,T/2处454℃高温接头、纯焊肉拉伸各1件来测试其屈服强度,抗拉强度.试验结果见表2.

试验用2.25Cr-1Mo-0.25V钢板拉伸性能高于技术要求,并且数据稳定,证明该钢的拉伸力学性能符合要求.

2.25Cr-1Mo-0.25V钢常温拉伸强度较高,主要源与其原始组织细,碳化物弥散度大,奥氏体的起始晶粒小.微合金元素对奥氏体晶粒长大有着重要的影响作用,Al、Ti、V、Nb等元素在钢中能形成高熔点的弥散碳化物和氮化物,既起沉淀强化作用,也阻止晶粒长大.细晶粒钢由于晶界增多,在晶界能够钉扎位错,使之移动困难,从而使钢强化[2].

2.3 Akv冲击试验 在Min.PWHT(705℃,8h)和Max.PWHT(705℃,32h)条件下,T/2处三区-30℃Akv冲击.试验结果如表3.

2.4 弯曲试验 试板经正火(水冷)+回火+MIN PWHT或MAX PWHT后,各作冷弯试验1件,要求弯心直径d等于4a,试样厚度a等于10mm,弯曲角度α等于180°.弯曲后未发现裂纹,符合技术条件要求,试验结果合格.试验结果如4.

2.5 硬度、显微组织 上、下表面1.6mm处三处硬度 HV10各10点(Min.PWHT)

硬度是指金属材料抵抗更硬异物压入的能力.硬度表明材料的耐磨性和切削加工的可能性.一般来说,硬度较高,材料耐磨性较好.常用硬度表示方法有布氏(HB),洛氏(HR)和维氏(HV)三种.

2.6 回火脆性敏感性试验

试板经正火(水冷)+回火+MIN PWHT热处理后,进行回火脆性敏感性试验,试验结果:VTr54+3*△VTr54等于

-12.1℃<0℃,低于规定温度,符合技术条件要求.

3.结论

2.25Cr-1Mo-0.25V钢板在上述各种热处理状态下,经过试验,其力学性能全部合格,符合技术要求,具备良好的综合力学性能.从钢板母材热处理的角度来分析,我们所制定的热处理工艺规范是合理可行的.但在实际生产过程中,钢板必然要经过焊接、热处理的过程,按照以上热处理工艺过程规范进行焊后热处理,可以保证母材的力学性能满足技术要求.