廢熱回收器管板與換熱管的焊接

郝亞和

摘 要：本臺(tái)產(chǎn)品中管板和換熱管材料均為12Cr2Mo1，針對(duì)其較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和較差的母材焊接性制定了合理的焊接工藝，成功地完成了管板與換熱管的焊接。

關(guān)鍵詞：12Cr2Mo1；預(yù)熱溫度；后熱

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.014

1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)參數(shù)

管板厚度200mm，換熱管規(guī)格為24×5，其材質(zhì)都為12Cr2Mo1。管程設(shè)計(jì)壓力為31.4MPa，設(shè)計(jì)溫度為400℃。焊接接頭形式如下圖：

2 12Cr2Mo1的焊接工藝

12Cr2Mo1屬于珠光體耐熱鋼，鉻和鉬都會(huì)提高鋼的淬硬性，當(dāng)焊接拘束度大，冷卻速度較快，若又有氫的有害作用，就會(huì)導(dǎo)致冷裂紋產(chǎn)生。此外還有再熱裂紋傾向，所以在焊接時(shí)要嚴(yán)格控制預(yù)熱、熱輸入、焊后緩冷和焊后去應(yīng)力熱處理等。

2.1 焊前預(yù)熱

預(yù)熱是防止珠光體耐熱鋼焊接冷裂紋和再熱裂紋的有效措施之一。預(yù)熱溫度主要依據(jù)鋼的化學(xué)成分、接頭的拘束度和焊縫金屬的氫含量來決定。應(yīng)該注意預(yù)熱溫度不應(yīng)高于馬氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束點(diǎn)Mf的溫度，否則，當(dāng)焊件完成最終的焊后熱處理時(shí)，會(huì)殘留部分未轉(zhuǎn)變的奧氏體。這部分殘留奧氏體可能轉(zhuǎn)變成馬氏體組織，從而失去焊后熱處理的基本作用。NB/T47014-2011推薦最低預(yù)熱溫度為200℃，結(jié)合焊接的結(jié)構(gòu)形式將預(yù)熱溫度控制在200～240℃。

2.2 道間溫度

道間溫度對(duì)焊接接頭的作用與預(yù)熱溫度幾乎相同，對(duì)于12Cr2Mo1的焊接，將最大道間溫度控制在300℃是可行的。在實(shí)際焊接中，要不斷用測(cè)溫槍檢測(cè)焊件溫度是否在控制范圍內(nèi)，若低于200℃，須一邊繼續(xù)預(yù)熱一邊焊接。

2.3 焊接方法、焊接材料和焊接參數(shù)

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際選焊條電弧焊。焊接材料的選擇原則是保證焊縫化學(xué)成分和力學(xué)性能與母材相當(dāng)，選用E6015-B3焊條，直徑3.2mm。焊前進(jìn)行380℃×1小時(shí)的烘干處理，隨烘隨用。焊接參數(shù)經(jīng)過多次試驗(yàn)和焊接工藝評(píng)定確定：焊接電流為110～125A，焊接電壓為22～24V，焊接速度為10-12cm/nin。定位焊和正式焊一樣都應(yīng)預(yù)熱，正式焊接時(shí)，應(yīng)連續(xù)施焊，保證層間溫度不低于預(yù)熱溫度，如中途中斷焊接，須有保溫緩冷措施。再焊接前應(yīng)檢查、重新預(yù)熱后再焊接。另外要特別注意焊縫的連續(xù)性，避免弧坑的出現(xiàn)。

2.4 后熱處理

焊后立即進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，可以代替消氫除了，還可以改善接頭組織，提高其力學(xué)性能，包括提高接頭的高溫蠕變強(qiáng)度和組織的穩(wěn)定性，降低焊縫及熱影響取的硬度等。我們根據(jù)實(shí)際情況選用爐內(nèi)整體消除應(yīng)力熱處理，熱處理工藝為690±10℃×1小時(shí)。

2.5 焊后檢驗(yàn)

對(duì)焊縫按照J(rèn)B/Y4730-2005進(jìn)行100%表面探傷，無(wú)缺陷，達(dá)到了Ⅰ級(jí)要求。對(duì)管程進(jìn)行水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為39.3Mpa，無(wú)泄漏。

3 結(jié)論

經(jīng)過對(duì)12Cr2Mo1剛的焊接性分析，并按照NB/T47014-2011標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，選擇了合理的工藝參數(shù)，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳祝年.焊接工程師手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[2]NB/T47014-2011承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定[M].北京新華出版社，2011.

[3]NB/T47015-2011壓力容器焊接規(guī)程[M].北京新華出版社，2011.