廢熱回收器管板與換熱管的焊接

郝亞和

摘 要：本臺產品中管板和換熱管材料均為12Cr2Mo1，針對其較復雜的結構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。

關鍵詞：12Cr2Mo1；預熱溫度；后熱

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

1 結構特點和設計參數

管板厚度200mm，換熱管規格為24×5，其材質都為12Cr2Mo1。管程設計壓力為31.4MPa，設計溫度為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，鉻和鉬都會提高鋼的淬硬性，當焊接拘束度大，冷卻速度較快，若又有氫的有害作用，就會導致冷裂紋產生。此外還有再熱裂紋傾向，所以在焊接時要嚴格控制預熱、熱輸入、焊后緩冷和焊后去應力熱處理等。

2.1 焊前預熱

預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。預熱溫度主要依據鋼的化學成分、接頭的拘束度和焊縫金屬的氫含量來決定。應該注意預熱溫度不應高于馬氏體轉變結束點Mf的溫度，否則，當焊件完成最終的焊后熱處理時，會殘留部分未轉變的奧氏體。這部分殘留奧氏體可能轉變成馬氏體組織，從而失去焊后熱處理的基本作用。NB/T47014-2011推薦最低預熱溫度為200℃，結合焊接的結構形式將預熱溫度控制在200～240℃。

2.2 道間溫度

道間溫度對焊接接頭的作用與預熱溫度幾乎相同，對于12Cr2Mo1的焊接，將最大道間溫度控制在300℃是可行的。在實際焊接中，要不斷用測溫槍檢測焊件溫度是否在控制范圍內，若低于200℃，須一邊繼續預熱一邊焊接。

2.3 焊接方法、焊接材料和焊接參數

結合生產實際選焊條電弧焊。焊接材料的選擇原則是保證焊縫化學成分和力學性能與母材相當，選用E6015-B3焊條，直徑3.2mm。焊前進行380℃×1小時的烘干處理，隨烘隨用。焊接參數經過多次試驗和焊接工藝評定確定：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預熱，正式焊接時，應連續施焊，保證層間溫度不低于預熱溫度，如中途中斷焊接，須有保溫緩冷措施。再焊接前應檢查、重新預熱后再焊接。另外要特別注意焊縫的連續性，避免弧坑的出現。

2.4 后熱處理

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

2.5 焊后檢驗

對焊縫按照JB/Y4730-2005進行100%表面探傷，無缺陷，達到了Ⅰ級要求。對管程進行水壓試驗，試驗壓力為39.3Mpa，無泄漏。

3 結論

經過對12Cr2Mo1剛的焊接性分析，并按照NB/T47014-2011標準進行了焊接工藝評定試驗，選擇了合理的工藝參數，保證了產品的質量。

參考文獻：

[1]陳祝年.焊接工程師手冊[M].北京：機械工業出版社，2004.

[2]NB/T47014-2011承壓設備焊接工藝評定[M].北京新華出版社，2011.

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