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方案Ⅰ:焊接預(yù)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(jìn)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(jìn)行熱處理。焊絲和焊條的化學(xué)成分及力學(xué)性能見表1。表1 焊接材料的化學(xué)成分和力學(xué)性能型號 C Mn Si Cr Ni Mo S P δb/Mpa δ,% ;ER80S-B2L≤0.05 0.70.41.2 <0.20.5 ≤0.025 ≤0.025 ≤500 25 ;E8018-B2 0.070.7 0.3 1.1 0.5 ≤0.04 ≤0.03 550 19 ;E309Mo-16≤0.12 0.5~2.5 0.9 22.0~25.0 12.0~14.0 2.0~3.0≤0.025≤0.035 550 25 ;焊前準(zhǔn)備試件采用15CrMo鋼管,規(guī)格為φ325×25,坡口型式及尺寸見圖1。焊前用角向磨光機(jī)將坡口內(nèi)外及坡口邊緣50mm范圍內(nèi)打磨至露出金屬光澤,然后用丙酮清洗干凈。試件為水平固定位置,對口間隙為4mm,采用手工鎢極氬弧焊沿園周均勻點焊六處,每處點固長度應(yīng)不小于20mm。焊條按表2的規(guī)范進(jìn)行烘烤。焊條烘烤規(guī)范焊條型號 烘烤溫度 保溫時間E8018-B2 300 ℃ 2hE309Mo-16 150 ℃ 1.5h 圓鋼
從拉伸試驗結(jié)果可知,兩種方案的拉伸試樣全部斷在母材,說明焊縫的抗拉強度高于母材;彎曲試驗全部合格,說明焊縫的塑性較好。根據(jù)表5中的沖擊韌性試驗結(jié)果可知,方案Ⅰ的沖擊韌性明顯高于方案Ⅱ,證明方案Ⅰ的焊后熱處理規(guī)范比較理想,高溫回火不僅達(dá)到了改善接頭組織和性能目的,而且使韌性與強度配合適當(dāng)。從室溫機(jī)械性能結(jié)果可知,所的兩種焊接工藝方案均可用于現(xiàn)場施工。方案Ⅰ采用了與母材成分接近的焊條,焊縫性能同母材匹配,焊縫應(yīng)具有較高的熱強性,焊縫在高溫下長期使用不易破壞。難點是焊后熱處理規(guī)范較為嚴(yán)格,回火溫度和保溫時間及加熱和冷卻速度控制不當(dāng)反而會引起焊縫性能下降。方案Ⅱ采用了奧氏體不銹鋼焊條施焊,雖然可以省去焊后熱處理,但由于焊縫與母材膨脹系數(shù)不同,長期高溫工作時可發(fā)生碳的擴(kuò)散遷移現(xiàn)象,容易導(dǎo)致焊縫在熔合區(qū)發(fā)生破壞。因此,從使用可靠性考慮,現(xiàn)場采用方案Ⅰ施焊更為穩(wěn)妥。4 結(jié)論15CrMo鋼厚壁高壓管的焊接采用兩種焊接方案均為可行。為了保證焊縫性能同母材匹配且具有較高的熱強性,采用方案Ⅰ效果更佳,關(guān)鍵是要嚴(yán)格控制焊后熱處理工藝。方案Ⅱ雖可省去焊后熱處理,但焊縫在高溫下發(fā)生碳的遷移擴(kuò)散而導(dǎo)致焊縫破壞的可能性不容忽視,因此,只有在焊后無法進(jìn)行熱處理時才慎重采用。圓鋼
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40Cr淬火850℃,油冷;回火220℃,水冷、福建三明當(dāng)?shù)赜屠洹⒏=ㄈ鳟?dāng)?shù)乜绽洹?0Cr表面淬火硬度為52-60HRC,火焰淬火能達(dá)到48-55HRC。氮化處理40Cr屬于可氮化鋼,其所含元素有利于氮化。40Cr經(jīng)氮化處理后可獲得較高的表面硬度,40Cr調(diào)質(zhì)后氮化處理硬度高能達(dá)到72~78HRA,心部硬度達(dá)到43~55HRC。氮化工件工藝路線:鍛造-退火-粗加工-調(diào)質(zhì)-精加工-除應(yīng)力-粗磨-氮化-精磨或研磨。由于氮化層薄,并且較脆,因此要求有較高強度的心部組織,所以要先進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理,獲得回火索氏體,提高心部機(jī)械性能和氮化層質(zhì)量。焊接40Cr焊接前注意預(yù)熱,以防止因基體散熱,造成焊縫內(nèi)部激冷淬裂。焊接后調(diào)質(zhì)前好加一遍正火。圓鋼
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