10CrMo910 厚 壁 管 焊 接 技 术.doc

10CrMo910 厚壁管焊接技术李俊摘要 10CrMo910 厚壁管广泛用于输送 540 ℃的高温蒸汽,本文结合某石化工厂超高压蒸汽管道的施工, 分析了 10CrMo910 钢的可焊性,从焊接工艺评定、现场焊接与检验、焊后热处理等方面总结了壁厚 28mm 的该材质厚壁管的焊接技术经验。 1 10CrMo910 钢的特性某石化企业技术改造中新增加一条超高压蒸汽管,材质为德国 DIN17175-79 耐热钢 10CrMo910 。该管道设计温度为 535 ℃,设计压力为 ,管材直径 213mm 、壁厚 28mm ,需在现场进行组对焊接。 10CrMo910 钢的机械性能和化学成分分别见表 1、表 2。表1 10CrMo910 钢机械性能屈服(MPa) 抗张(MPa) 延伸(%) 冲击(J/cm ) 380 510 224 表2 10CrMo910 钢化学成分元素 C Si MnSP Ni Cr Mo CuV Ti AlW 含量(%) 10CrMo910 钢为珠光体的耐热钢,在英、美、德、日等国得到广泛应用,我国主要用于制造壁温在 590 ℃以下的过热器及壁温为 540 ℃左右的集箱和蒸汽管道。从大量积累的火电厂运行和高温性能试验数据可知, 该钢具有良好的焊接性,对热处理不太敏感,能在大截面上得到均匀组织,持久塑性好,当延伸率达 3%~ 5%时,蠕变速率才开始增加,进入蠕变的第三阶段。因此,该钢在运行中具有可靠的安全性。 2 10CrMo910 钢焊接中的问题 具有较大淬硬倾向根据国际焊接学会推荐的公式算得该钢的碳当量: 这表明,该钢具有较大淬硬倾向。按照“等成分”原则, 10CrMo910 管采用手工电弧焊,选用 R407 焊条(H≤ 5mL/100g) ,依据伊藤和别索提出的焊缝冷裂敏感指数 P计算式可知: 式中 H—扩散氢含量值,取 5mL/100g h—焊缝高度值,取 28mm P—裂纹敏感性系数相应的预热温度 T为: T =1440P -392=1440 × -392=273( ℃) 由上述分析可知,由于 10CrMo910 钢有较大淬硬倾向,且管壁厚有较大拘束度,焊接时容易产生冷裂纹。为此采取的措施是:焊前必须进行预热,采用低氢型焊条焊接,焊后进行去氢热处理。 易产生再热裂纹由于 10CrMo910 钢内 S、P杂质含量很低,只要严格控制焊材的 S、P杂质含量,一般不易产生热裂纹。试验证实,焊缝成型系数(即焊缝的宽高之比)越小,越容易产生纵向热裂纹;当焊接线能量超过 50kJ/c m 时,也易产生热裂纹。 10CrMo910 钢含有较多的合金元素,焊后热处理工艺不当时,容易产生再热裂纹。因此,严格控制焊缝中 S、P、 Pb等杂质,减少应力集中,严格控制焊接线能量。 3焊接工艺评定采用手工钨极氩弧焊打底、手工电弧焊填充盖面的焊接方法,选用冶金部钢铁研究总院研制的 焊丝和 E6015-B3(R407) 焊条。按照 JB4780-92 标准进行水平固定和垂直固定两组焊接工艺评定。焊材化学成分见表 3,焊接工艺参数见表 4,焊接接头力