15CrMo執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
GB/T3077-2006
15CrMo焊接性
1焊接材料
針對(duì)15CrMo鋼的焊接性的工作特點(diǎn)，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，參照國(guó)外提供的焊接工藝卡，我們選擇了兩種方案進(jìn)行焊接試驗(yàn)。
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(jiàn)表1。
2焊后熱處理
采用方案Ⅰ焊接的試件，焊后應(yīng)進(jìn)行局部高溫回火處理。熱處理的工藝為：升溫速度為200℃/h，升到715℃保溫1小時(shí)15分鐘，降溫速度100℃/h，降到300℃后空冷。具體采用JL-4型履帶式電加熱器
?。?146×310）包繞焊縫，用硅酸鋁棉層保溫，保溫層厚度50mm，溫度控制采用DJK-A型電加熱器自動(dòng)控溫儀。
3焊接試驗(yàn)結(jié)果
試驗(yàn)方案拉伸試驗(yàn)彎曲試驗(yàn)沖擊韌性試驗(yàn)aky（J/cm2）
抗拉強(qiáng)度δb/Mpa斷裂部位彎曲角度面彎背彎焊縫熔合線(xiàn)熱影響區(qū)(HAZ)
方案Ⅰ550/530母材50。合格合格84.8162135.6
方案Ⅱ525/520母材50。合格合格79.4109.296.7
焊接工藝
方案Ⅰ：焊接預(yù)熱，采用ER80S-B2L焊絲，T1G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，T1G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(jiàn)表1。
表1焊接材料的化學(xué)成分和力學(xué)性能
型號(hào)CMnSiCrNiMoSPδb/Mpaδ,%;
ER80S-B2L≤0.050.70.41.2<0.20.5≤0.025≤0.025≤50025;
E8018-B20.070.70.31.10.5≤0.04≤0.0355019;
E309Mo-16≤0.120.5～2.50.922.0～25.012.0～14.02.0～3.0≤0.025≤0.03555025;
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(jiàn)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(duì)口間隙為4mm，采用手工鎢極氬弧焊沿園周均勻點(diǎn)焊六處，每處點(diǎn)固長(zhǎng)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(hào)烘烤溫度保溫時(shí)間
E8018-B2300℃2h
E309Mo-16150℃1.5h
工藝參數(shù)
按方案Ⅰ焊前需進(jìn)行預(yù)熱，根據(jù)Tto-Bessyo等人提出的計(jì)算預(yù)熱溫度公式：
To=350√[C]-0.25（℃）式中，To——預(yù)熱溫度，℃。
[C]=[C]x[C]p[C]p=0.005S[C]x
[C]x=C（MnCr）/9Ni/187Mo/90式中，
[C]x——成分碳當(dāng)量；
[C]p——尺寸碳當(dāng)量；S——試件厚度（本文中S=25mm）;
[C]x=C（MnCr）/97/90Mo=0.361
[C]p=0.045則To=138℃
因此預(yù)熱溫度選為150℃。采用氧-乙炔焰對(duì)試件進(jìn)行加溫，先用測(cè)溫筆粗略判斷試件表面的的溫度（以筆跡顏色變化快慢進(jìn)行估計(jì)），后用半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)測(cè)定，測(cè)量點(diǎn)至少應(yīng)選擇三點(diǎn)，以保證試件整體均達(dá)到所要求的預(yù)熱溫度。
焊接時(shí)，層采用手工鎢極氬弧焊打底，為避免仰焊處焊縫背面產(chǎn)生凹陷，送絲時(shí)采用內(nèi)填絲法，即焊絲通過(guò)對(duì)口間隙從管內(nèi)送入。其余各層采用焊條電弧焊，共焊6層，每個(gè)焊層一條焊道。方案Ⅰ和方案Ⅱ的焊接工藝參數(shù)見(jiàn)表3、4。按方案Ⅰ焊
表3方案Ⅰ的焊接工藝參數(shù)
焊道名稱(chēng)焊接方法焊接材料焊材規(guī)格/mm焊接電流/A電弧電壓/V預(yù)熱及層間溫度熱處理規(guī)范
打底層鎢板氬弧焊ER80S-B2Lφ2.411012
填充層焊條電弧焊E8018-B2φ3.2585～9023～25150℃715。×75min
蓋面層焊條電弧焊E8018-B2φ3.2585～9023～25
表4方案Ⅱ的焊接工藝參數(shù)
焊道名稱(chēng)焊接方法焊接材料焊材規(guī)格/mm焊接電流/A電弧電壓/V預(yù)熱及層間溫度熱處理規(guī)范
打底層鎢板氬弧焊ER80S-B2Lφ2.411012
填充層焊條電弧焊E309Mo-16φ3.290～9522～24//
蓋面層焊條電弧焊E309Mo-16φ3.290～9522～24
接時(shí)，層間溫度應(yīng)不低于150℃，為防止中斷焊接而引起試件的降溫，施焊時(shí)應(yīng)由二名焊工交替操作，焊后應(yīng)立即采取保溫緩冷措施。
焊后熱處理
采用方案Ⅰ焊接的試件，焊后應(yīng)進(jìn)行局部高溫回火處理。熱處理的工藝為：升溫速度為200℃/h，升到715℃保溫1小時(shí)15分鐘，降溫速度100℃/h，降到300℃后空冷。具體采用JL-4型履帶式電加熱器（1146×310）包繞焊縫，用硅酸鋁棉層保溫，保溫層厚度50mm，溫度控制采用DJK-A型電加熱器自動(dòng)控溫儀。
