12Cr1MoV鋼是Cr-Mo系列鋼中熱強(qiáng)性和持久塑性較好的鋼材之一，由于可以100%回收，符合環(huán)保、節(jié)能、節(jié)約資源的國(guó)家戰(zhàn)略，國(guó)家政策鼓勵(lì)擴(kuò)大12CrlMoV鋼的應(yīng)用領(lǐng)域。目前我國(guó)12CrlMoV鋼管消費(fèi)量占鋼材總量的比重僅為發(fā)達(dá)國(guó)家的一半，可見12CrlMoV鋼管在我國(guó)還有很大的應(yīng)用擴(kuò)展空間。電站鍋爐的過熱器、再熱器等高溫部件大部分使用該鋼材，這些部件一旦發(fā)生事故，后果嚴(yán)重，故焊接工藝及熱處理制度必須合理。進(jìn)行焊接工藝的合理評(píng)定，保證施焊焊接工藝的正確性，使焊接接頭使用性能符合設(shè)計(jì)要求，對(duì)保證生產(chǎn)安全具有重要意義。在12Cr1MoV鋼的焊接評(píng)定方面人們己做了很多研究工作，本文采用電站標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了較為全面的評(píng)定。
12Cr1MoV屬于低合金珠光體耐熱鋼，其化學(xué)成分和室溫力學(xué)性能如表1所示。由于碳及合金元素含量較多，一方面在焊接過程中有一定程度的淬硬傾向，另一方面在焊接熱循環(huán)決定的冷卻速度條件下，焊縫和熱影響區(qū)中可能形成對(duì)冷裂紋敏感的顯微組織；同時(shí)Cr、Mo、V等強(qiáng)的碳化物形成元素，易使接頭過熱區(qū)產(chǎn)生再熱裂紋。
表1 12Cr1MoV 鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能
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化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%) |
σb /MPa |
σs /MPa |
δ5(%) |
aKV /(J·cm-2) |
|||||||
|
C |
Si |
Mn |
Cr |
Mo |
V |
S |
P |
||||
|
0.15 |
0.30 |
0.66 |
1.20 |
0.31 |
0.30 |
0.035 |
0.035 |
518 |
276 |
23 |
82 |
選擇Φ377mm×20mm、長(zhǎng)300mm的鋼管作為試件，按對(duì)其實(shí)施全位置焊來(lái)制定焊接工藝參數(shù)。由于母材的碳當(dāng)量大于0.45%，易產(chǎn)生焊接冷裂紋和再熱裂紋，故選擇焊前預(yù)熱，焊前預(yù)熱溫度選擇為250℃。
采用手工鎢極氬弧焊方法進(jìn)行多層多道焊接，打底層選擇Φ2.5mm的TIG-R31焊條，填充層選擇Φ3.2mm和Φ4.0mm的R317焊條施焊。焊接工藝參數(shù)見表2。
表2 焊接工藝參數(shù)
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焊接 層次 |
焊接 極性 |
電流 /A |
電壓 /V |
焊接速度 /(mm·min-1) |
氬氣流量 /(L·min-1) |
層間溫度 /℃ |
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打底層 |
直流正接 |
90 |
13 |
50 |
8 |
300 |
|
填充層 |
直流反接 |
100 |
23 |
100 |
- |
300 |
為防止冷裂紋和消除近縫區(qū)硬化觀象，選擇焊后熱處理工藝。另外，由于焊接試件尺寸規(guī)格小，選擇焊后整體高溫回火熱處理，本試驗(yàn)針對(duì)直徑為377mm、厚度為20mm的12Cr1MoV鋼管的焊接，制定了焊接和熱處理規(guī)范，并進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，得出以下結(jié)論：經(jīng)過對(duì)12Cr1MoV低合金鋼管焊接接頭的分析，得到焊接熱處理后其σb=718.75≥490MPa，σs=562.5≥245MPa，δ5=33.375≥22%，焊縫區(qū)AKV=96.2≥27J，彎曲試樣表面無(wú)裂紋。焊接評(píng)定結(jié)果表明，本文所制定的焊接工藝制度符合DL/T868-2004《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)要求。(榕霖)
