[發明專利]一種15CrMo耐熱合金鋼的焊接工藝

在審

• 申請號: 201710034438.5
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106735760A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 劉多鵬;鄭良宏;秦紅星;姜銳
• 申請（專利權）人: 安徽馬鋼工程技術集團有限公司
• 主分類號: B23K9/16
• 分類號: B23K9/16;B23K9/235;B23K9/02;B23K103/04
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 蔣海軍,代群群

技術領域

本發明屬于焊接工藝技術領域，更具體地說，涉及一種15CrMo耐熱合金鋼的焊接工藝。

背景技術

15CrMo鋼是世界各國廣泛應用的珠光體型耐熱鋼，具有較好的力學性能，是適用于動力裝備、石化等行業在高溫高壓條件下工作的重要設備的原材料。15CrMo的化學成分為：C：0.16％；Si：0.27％；Mn：0.55％；Cr：0.95％；Mo：0.50％；S≤0.40％；P≤0.035％。其碳當量(按國際焊接協會11W推薦的公式計算)Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15＝0.545％。

在對鋼材進行焊接時，當鋼材中的碳當量Ceq>0.4％時，焊接接頭淬硬傾向大，容易出現冷裂紋，最后導致焊縫失效，而15CrMo鋼的碳當量Ceq值已達0.545％，故15CrMo鋼的淬硬傾向大，焊接性差。現有技術中，在對15CrMo鋼進行焊接時，焊接材料很難選擇，合理的焊接工藝控制困難，焊接過程中容易出現焊縫裂紋和夾渣等缺陷，工件的一次性焊接合格率只有40％。現有技術中對15CrMo鋼進行焊接時，往往采用ER55-B2焊絲，TIG打底，E309Mo-16焊條填充蓋面，焊后不需要熱處理，但是在對該焊接工藝進行評定時發現，該焊接工藝雖然省去了焊后熱處理，但是由于焊縫與母材的熱膨脹系數不同，工件在長期高溫環境下，焊縫中會發生碳的擴散遷移現象，導致焊縫在熔合區容易發生破壞。由于焊接效果很差，極大地限制了15CrMo鋼的應用范圍，所以急需一種合理高效的焊接工藝，用于提高15CrMo鋼焊接的一次性合格率。

中國發明專利，公開號：CN105750698A，公開日：2016年7月13日，公開了一種15CrMo的焊接工藝，包括如下工序：1)焊接材料的選取；方案I：焊接預熱，采用ER80S-B2L焊絲，TIG焊打底，E8018-B2焊條，焊條電弧焊蓋面，焊后進行局部熱處理；方案II：采用ER80S-B2L焊絲，TIG焊打底，E309Mo-16焊條，焊條填充電弧焊蓋面，焊后不進行熱處理。2)焊前準備：用角磨光機對坡口進行打磨；將工件水平固定，保證對口間隙為4mm，采用手工鎢極氬弧焊對工件進行電焊；對焊條進行烘烤；工件預熱150℃～200℃；3)焊接：焊道背面充氬，小電流，短電弧，焊接過程擺動要利用鋸齒形擺動方式，層間溫度盡量低，焊縫顏色以白黃為標準，氬弧焊焊槍角度與前進方向成90度及以下角度，對口間隙控制在2mm左右；4)焊后熱處理溫度為640℃～670℃。該發明中采用ER80S-B2L焊絲，TIG焊打底，E8018-B2焊條，焊條電弧焊蓋面，會導致焊縫出現再熱裂紋，焊接的不合格率高；該發明中采用火焰切割的方式對15CrMo鋼板開V型坡口，對母材損傷大，焊接前不能保證焊接母材的裂紋缺陷，這會導致焊接完成后，母材中的裂紋會擴散到焊縫中破壞焊縫，使焊接失效；該發明采用焊槍中性火焰對坡口中心兩側不小于壁厚的5倍距離進行預熱，預熱的溫度控制不精確，很難保證預熱的效果。