14Cr1MoR鋼板的焊接

胡嘉明　于欣

摘 要：對焦炭塔14Cr1MoR鋼板的焊接性進(jìn)行分析，制定合理的焊接工藝，采用埋弧焊的方法，對焊前預(yù)熱、層間溫度、焊后消氫進(jìn)行嚴(yán)格控制，順利完成了焦炭塔的制造。

關(guān)鍵詞：焦炭塔 14Cr1MoR鋼板 焊接

0前言

七臺河寶泰隆圣邁煤化工有限責(zé)任公司訂購的焦炭塔（Φ4850mmx30619mmxδ40mm）主體材料為14Cr1MoR鋼板，此種鋼板是臨氫設(shè)備用耐熱鋼。該材料焊接過程中易產(chǎn)生冷裂紋，因此要成功進(jìn)行該材料的焊接，就必須對14Cr1MoR鋼板的焊接選擇合適的焊接材料，制定合理的焊接工藝。

1 14Cr1MoR鋼板可焊性分析

14Cr1MoR鋼板的化學(xué)成分組成見表1。

14Cr1MoR鋼板可焊性分析

14Cr1MoR鋼是一種低合金珠光體耐熱鋼，其力學(xué)性能增加了高溫屈服性能要求，對0℃夏比沖擊吸收能量KV≥34J，供貨狀態(tài)要求正火+回火。

根據(jù)國際焊接學(xué)會推薦的碳當(dāng)量計(jì)算公式：

CE=C+Mn/6+1/5（Cr+Mo+V）+1/15（Ni+Cu） （質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%），由表1中數(shù)據(jù)計(jì)算得出CE=0.5056%。當(dāng)CE<0.4%時(shí)，鋼材的焊接性能良好，不需要焊前預(yù)熱即可焊接；當(dāng)0.4%0.6%時(shí)，鋼材的焊接性能不好，需預(yù)熱較高溫度，嚴(yán)格控制焊接工藝，才能進(jìn)行焊接。

由于14Cr1MoR鋼的CE=0.5056%，鋼材有一定的淬硬傾向，易產(chǎn)生冷裂紋。因此，基層鋼焊接應(yīng)焊前預(yù)熱、控制層間的溫度并進(jìn)行消氫處理，以防止接頭形成淬硬傾向，防止熱影響區(qū)的晶粒變粗。在施焊14Cr1MoR鋼時(shí)，控制焊接接頭的H含量是控制焊后該鋼產(chǎn)生冷裂紋的重要措施之一。這就要求選擇匹配的焊接材料既能保證焊縫的化學(xué)成分還要保證焊后接頭力學(xué)性能尤其是0℃沖擊韌性，具體的工藝措施采取焊前預(yù)熱、焊接過程中控制層間溫度、焊后消氫處理等。

2 焊接材料和焊接方法

焊接材料應(yīng)選用同母材化學(xué)成分相近的材料并嚴(yán)格控制焊接材料中的S、P等雜質(zhì)含量。結(jié)合以上分析，確定采用埋弧焊，選用H10Cr1MoA焊絲+SJ603焊劑。焊接材料的化學(xué)成分見表2。

3 焊接工藝評定

按照NB/T47014-2005《承壓設(shè)備焊接工藝評定》和《焦炭塔工程技術(shù)條件》對14Cr1MoR鋼的焊接進(jìn)行了焊接工藝評定。

焊接工藝評定試板的坡口見圖1。試板焊接完成并經(jīng)無損檢測合格后，對切取沖擊試件的試板進(jìn)行最小程度熱處理（Min.PWHT：690℃±14℃x6h），對切取拉伸和彎曲試件的試板進(jìn)行最大程度熱處理（Max.PWHT：690℃±14℃x20h）。最終對焊接工藝評定試板的力學(xué)性能和彎曲試驗(yàn)進(jìn)行了檢驗(yàn)。

3.1 焊接工藝參數(shù)

焊前預(yù)熱、焊后熱處理是防止焊接產(chǎn)生冷裂紋的重要工藝措施。焊接前坡口兩側(cè)100mm以內(nèi)需預(yù)熱至150℃；施焊中層間溫度控制在150℃-250℃之間，焊后立即對焊縫進(jìn)行300℃-350℃，2h消氫處理。表3給出了焊接工藝參數(shù)。

3.2 試板力學(xué)性能試驗(yàn)

焊接工藝評定試板焊接后焊縫表面成形美觀，熔合良好。經(jīng)無損檢測合格，分別進(jìn)行最小和最大熱處理后，分別進(jìn)行了常溫拉伸、高溫拉伸、彎曲試驗(yàn)和0℃沖擊吸收能量力學(xué)性能試驗(yàn)。各試驗(yàn)均合格，所選的焊接方法、焊接材料及焊接工藝參數(shù)完全滿足要求，可用于產(chǎn)品焊接。

4 產(chǎn)品焊接

4.1 焊前準(zhǔn)備

14Cr1MoR鋼板焊接的坡口形式如圖1，焊接前焊縫100mm以內(nèi)清除鐵銹和油污等可能引起焊接缺陷的因素，坡口按JB/T4730-2005進(jìn)行100%MT檢測，Ⅰ級合格。焊接前焊縫兩側(cè)100mm以內(nèi)預(yù)熱至150℃以上。

4.2 產(chǎn)品施焊

施焊的焊工均需持證上崗，按照焊接工藝規(guī)程領(lǐng)取埋弧焊焊絲和焊劑，焊劑需烘干。焊接過程中的電流和電壓等參數(shù)按照焊接工藝規(guī)程執(zhí)行，嚴(yán)格控制層間溫度在150℃-250℃以內(nèi)。

4.3 焊后消氫

停止焊接立即對焊縫進(jìn)行300℃-350℃ 2h消氫處理。

5 結(jié)論

通過分析14Cr1MoR鋼板的焊接性能，采用合理的焊接工藝，嚴(yán)格控制焊前預(yù)熱、層間溫度和焊后消氫處理等工藝措施，有效的防止了焊接裂紋的產(chǎn)生，確保了焊接接頭的力學(xué)性能，順利完成了焦炭塔的制造。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，《承壓設(shè)備焊接工藝評定》（NB/T47014-2011），2011年7月1日發(fā)布。

[2] 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，《壓力容器焊接規(guī)程》（NB/T47015-2011），2011年7月1日發(fā)布。

[3] 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，《承壓設(shè)備產(chǎn)品焊接試件的力學(xué)性能檢驗(yàn)》（NB/T47016-2011），2011年7月1日發(fā)布。