14Cr1MoR钢的焊接特点

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1、14CrlMoR钢的焊接性能摘要:根据14CrIMoR钢焊接性特点，为避免在焊接过程中出现冷裂纹、回火脆性 等问题，对武汉钢铁厂研制的一种新型高韧性14Cr1MoR钢的焊接性和焊接接 头性能进行了试验研究,为今后大力推广此材料的应用提供了科学依据。关键词：14Cr1MoR钢:焊接:焊接接头性能Welding of 14Cr1MoR steelWANG Shun-hua-XUE Wei (1.Schoolof Mechanic-electroniEengineering，Lanzhou JiaotongUniversityL，anzhou 730070， China; 2.Lanzhou LSM

2、achinery Equipment Co， Ltd.Lanzhou 730050， China) A bstracts Base on the welding characteristics of 14CrI MoR stethe weldability and the welding jointpserformanceabout a newkind of high-toughness1，4Cr1MoR steelproduced in Wuhan Steel and lron Works have been tested and studied to avoid cold andtempe

3、r britenenesit provides a scientifie evidence for the popularization of using this kind of welding material in the futur Key words: 14Cr1MoR steelt weldability: welding joints performance随着炼油I业的发展,炼油加氢工艺已成为石油炼制的常用工艺而采用此工艺，炼油厂的加 氢设备诸如催化重整、加氢精制.加氢脱硫.加氢裂化等是必不可少的。加氢设备在高温.高压 和氢介质的条件下工作,操作条件相当苛刻,因此,此类设备用钢

4、不仅要求有良好的常温力学 性能、高温力学性能，而且要求有良好的抗氢腐蚀性能以前,此类设备用钢材料一般均从国 外进口,费用昂责,生产成本高，采购周期长,增加产品制造周期。为此,武汉钢铁厂研制出-种 新型的高韧性14Cr1MoR钢，这种钢主要用于制造壁温小于或等于550 C的加氢反应器换热器， 中温变换炉等锅炉压力容器，与进钢材1.25Cr-0.5Mo钢性能相当,对武钢生产的14Cr1MoR 钢焊接性和焊接接头性能进行了试验研究，为大力推广此材料的应用提供了科学依据。1 14Cr1MoR 钢板的性能14Cr1MoR 钢的化学成分见表1，机械性能见表2.我I侧化学成分a (Sli ar H l cu

5、 4Mill w lllw (5) w i0.50J 0.1? 0.40-4).65 0.0251.0-LSh|1762 14Cr1MoR 钢的焊接性试验从14GrIMoR钢板的化学成分不难看出,该材料具有一定的冷裂倾向。为此,进行了热 影响区最高硬度试验、斜Y型坡对接裂纹试验、十字接头抗裂纹试验.T字型热裂纹试验, 对其材料的焊接性进行了试验研究。2.1热影响区最高硬度试验2.1.1焊接热影响区最高硬度估算 焊接热影响区最高硬度与钢中碳的质量百分比有关,在一定程度上反映了该钢的冷裂 倾向。根据常用的热影响区最高硬度的经验公式HVm=90+1 050C+47Si+75Mn+30Ni+31Cr可

6、计算出14CrIMoR钢的焊接热影响区理论最 高硬度值(HV10)上限为401,下限为353。2.1.2焊接热影响区最高硬度试验按照国际焊接学会推荐，当HV10的最高硬度大于350时,即认为有淬硬倾向和有热影 响区冷裂纹按CB4675.5焊接性试验焊接热影响区最高硬度试验方法标准分别对试板不 预热环境温度为26 C）预热100C、预热150C3种状态进行了热影响区硬度测定。14CrlMoR 钢在不预热的条件下施焊热影响区最高硬度为413,当预热温度从100-150 （逐步升高时，热影 响区的最高硬度从413逐步降至342，由此看出,提高焊接预热温度可有效地降低热影响区的 淬硬程度。2.2斜Y型

7、坡对接裂纹试验试验试板厚度8为46 mm,状态为正火+回火，以CB4675. 1焊接性试验斜Y型坡对 接裂纹试验方法标准为依据，分别对3对试样在不预热、预热100C.预热150C3种状态下 焊接,试样焊后放置48h后检查，见表3.我3斜型坡1 1对接裂纹试验帥来it悔戳蜕睾旳tUK)80闽船100 A：5030覘ft ISO t：00从试验情况看，随着预热温度的提高，焊接裂纹减少，当预热温度不低于150 C时可完全避 免产生焊接裂纹。2.3十字接头抗裂纹试验该试验主要用于评定热影响区的冷裂纹倾向。试件制备如图la所示。该试验按图la 装配，按图1b顺序在室温状态室温为26 C下焊试验焊缝,4条

8、焊缝方向一-羊，采用船形位置焊 接，焊脚K为10 mm，埋弧自动焊，焊接电流500-550 A旱接电压32-34 V焊接速度20mh,焊丝直 径（p 4.0,牌号US511N,焊剂PF-200不预热，每道焊缝焊接完后，需待冷却到室温状态时方可 焊下一道焊缝。试样焊后放置48h后进行检测和解剖。从试验情况看，热影响区裂纹率为90%，冷裂纹 倾向较大，焊接时应采取一吨的工艺措施焊接裂纹率为50%。2.4 T字型热裂纹试验试验试板厚度8为46 mm,状态为正火+回火，以CB4675.3焊接性试验T字型热裂纹 试验方法标准为依据，采用船形位置进行T型接头角焊缝焊接，焊条CMA- 96MB,待试件冷却

9、后着色检查焊缝，无裂纹。*1 1试丹制务開3焊接接头性能试验3.1焊接方法根据加氢装置制造要求，焊接14Cr1MoR钢常采用手工电弧焊和埋弧自动焊2种焊接方法.为此，对采用此 2 种焊接方法焊制的焊接接头进行详细试验,如图 2.图3所示。试板规格为：14Cr1MoR,1000x120x46 四块，1000x120x62 四块。n 3呼弧的贰机峨i丨住成11 2 I邯时比軸堆11中人3.2 焊接材料加氢装置用 Cr -Mo 抗氢钢焊接材料的选用主要应考虑:a. 保证焊缝金属常温和高温性能不低于母材下限.,b. 为了满足高温抗氢腐蚀的要求，焊接材料必须保证所有焊缝中的 Cr, Mo质量百分比,特别

10、是Cr的质量百分比不低于母材相应成分的下限。c. 为了改善焊接性能，要尽量降低焊缝中C.；S.P的质量百分比。d. 为了减小焊缝回火脆性，婴控制焊接材料的Si质量百分比，并限 制微量元素sn.Sh.As等的质量 百分比。综上考虑，结合兰石厂多年的实践经验,选择日本神钢公司生产的焊材进行 试验。其中，手工电弧焊采用o4.O.5.O两种规格的CMA -96MB焊条，埋弧自动焊采用炉4.0的US511N焊丝,焊剂为PF- -200o 3.3焊前准备由于14CrlMoR钢系低合金耐热钢，此类钢的焊接缺陷主要为冷裂纹，产生冷 裂纹的3要素之一是扩散氢的作用护散氯取决于焊缝中氢的质量百分比。因此, 焊前对

11、焊丝表面、坡口面和两侧 20mm 范围内的油、锈、水分及其他脏物一定 婴 清除干净，焊条、焊剂严格按烘干工艺烘干，随用随取。 3.4焊前预热、层温的控制以及后热消氢处理和热处理规范Cr-Mo 钢的焊前预热、焊后消氢及热处理是防止焊接畏纹的 T 要工艺措施， 通过刖面大量的试验确定14Gr1MoR的预热温度150 C,但另一方面，预热温度 过高会导致焊缝金属晶粒粗因此，还应对层间温度控制在150-250 C之间，焊 后立即进行(300350 C)x2 h的消氢处理。制定 14Cr1MoR 钢焊接接头的焊后热处理规范时,婴考虑冶金和工艺特点, 焊后热处理应保证焊接接头组织的改善，不应使母材及焊接接

12、头各项力学性能降 低到设计所要求的最低限度,并且提高韧性,降低硬度,消除焊接应力,防止临氢 设备现场使用中产生表面裂纹.故 14CrIMoR 钢焊接完毕,焊后退火热处理规范订 为：PWHT.690+14 Cx24 h;PWHTn 690+14 Cx6 h.3.5 焊接接头性能 焊接接头性能见表3.表4、表5.3禅按搖久力嘗:阪rv550 t：时館零心iiink吊 /l hl I kfi JMViltT11：/MIu or TOOn I- Ml544 M5斷F*1254r62547 550斯1诵M2Mi4 flft擀鬼範評5W用i I rfs270411625J9 55Mr mtaA flw何U

13、Mri籾軒W 46li Uli板用为62liillbIt的冲山功1r/j的冲山旳7J焊ti+ 10 T2239K1521S9 22119ftT r.*v+ |OC260242M1W IS*22G+ior152H691177 146+ !0 tlN2UNIS：179 ns+ 10 K：血19K1K6)92 14047+ 10 rl!：14U2(M侮170 176l孫& 4炸搖按头金相姐织和维氏俺度（ftIVIlZflAIUH PWS =46 nun6 =62 mtnftMimoi地浚ll 10Wft HVIO岬址貝氏体啊火IB IM182tBHIWm氏体冋火iiuw201202205FXW貝氏体

14、何火4BIMI9R202203m氏体何火ihir206206210flIH肌氏体卜1火他伙171肿mm氏休同火制筑162104Hl氏体冋火处侃|9K202IW貝氏体冋火nun2072022/mm,(：)3 |Si)tjj (MiOnt (Cr)M Mo| I|lu) y(An) (SulU (Sb) 30.000 114.5620.07O.(K)50.013Cki5O.t51300J20.0100.0020.0020.000 1Mlil iXHlO|U5SlH4SnAlx|O4 结论a 14C:lMoR钢具有一定的淬硬倾向,焊接时预热至150 C以上，可防止产生 焊接冷裂纹。b.14C1MoR钢焊接时,应严格控制焊接规范，做好焊后 去氢消应热处理，可提 高焊接接头韧性，获得高质量的焊接接头。