鉻鉬鋼施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施

摘

淺談鋼道焊接裂紋的控制措施要：石油化工裝置高溫管道很多都采用1Cr5Mo耐熱鋼管，它在高溫下有很好的抗氧化性和熱強(qiáng)性，但是1Cr5Mo淬硬傾向大，焊接性較差，如果焊接工藝不當(dāng)工藝紀(jì)律不嚴(yán)格極易產(chǎn)生裂紋本文簡要分析鉻鉬耐熱鋼焊接裂紋產(chǎn)生的主要因素,并有針對(duì)性地從焊材管理、焊工管理、預(yù)熱、焊接工藝及過程控制、后熱、焊后熱處理、無損檢測(cè)等方面提出了控制鋼裂紋產(chǎn)生的幾項(xiàng)措施,為確保1Cr5Mo鋼焊接質(zhì)量提供了有力的保證。關(guān)鍵詞鋼焊接裂紋

質(zhì)量控制措施1

前言鑒于1Cr5Mo鋼淬硬傾向大屬于裂紋敏感性材料焊后容易產(chǎn)生延遲裂紋，而且鉻鉬鋼幾乎均是用在高溫部位旦焊縫出現(xiàn)裂紋將給裝置帶來極大的安全隱患，甚至產(chǎn)生重大事故，所以對(duì)1Cr5Mo鋼的焊接裂紋控制就顯得尤為重要，也是本文研究的關(guān)鍵所在。21Cr5Mo鋼焊裂紋產(chǎn)的主要因素析211Cr5Mo鋼淬硬傾向鋼的淬硬傾向主要取決于化學(xué)成分壁厚焊接工藝和冷卻條件等焊接時(shí)鋼的淬硬傾向越大，越容易產(chǎn)生裂紋。1Cr5Mo鋼的化學(xué)成分和機(jī)械性能見表1和表2示。表11Cr5Mo鋼的化學(xué)成分（（SH/T3520-2004）≤0.15

Mn≤0.60

Si≤0.50

≤0.035

≤0.035

Mo0.45-0.60表2鋼的機(jī)械性能（SH/T）抗拉強(qiáng)度σbMPa390～590

屈服強(qiáng)度σsMPa≥195

伸長率σs%≥

布氏硬度HB≤187由上表所示可知，1Cr5Mo鋼的化學(xué)成分中的主要合金元素即為鉻和鉬，這就決定了鉻鉬鋼具有淬硬傾向，焊接時(shí)就容易產(chǎn)生裂紋。22焊接接頭的應(yīng)力影響由于焊接時(shí)不均勻加熱及冷卻過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力和結(jié)構(gòu)自身拘束條件所/9造成的應(yīng)力,引起氫的聚集,發(fā)延遲裂紋。23氫的作用焊接接頭的含氫量越高,則裂紋的敏感性越大接時(shí)在高溫作用下將有大量的氫溶解在熔池中,在隨的冷卻和凝固過程中由于溶解度的急劇降低,極力逸出,但因冷卻很快,使氫來不及逸出而留在了焊縫金屬中氫聚集到一定濃度時(shí),就會(huì)破壞金屬中原子的結(jié)合鍵,使金屬內(nèi)出現(xiàn)一些微觀裂紋應(yīng)力持續(xù)作用下,氫不斷聚集,微觀裂紋不斷擴(kuò)展,直接發(fā)展為宏觀裂紋,最后斷裂接材料中的水分件坡口處的鐵銹油以及環(huán)境濕度等等都是焊縫中含氫的原因。3

減少裂產(chǎn)生的控制施綜上所述由產(chǎn)生裂紋的主要因素可知要控制裂紋的產(chǎn)生就要通過有效的減少氫源、降低淬硬傾向?qū)缚诘挠绊懠跋缚诤附討?yīng)力，因此對(duì)于1Cr5Mo鋼的施工要嚴(yán)格把握焊接工藝要點(diǎn)對(duì)焊接材料領(lǐng)用焊口預(yù)熱焊接工藝及后熱等工序采取強(qiáng)有力的控制措施。3.1減少氫源措施焊縫中的氫主要來源于母材和焊接材料母材和焊絲中的鐵銹油污等在焊接高溫下產(chǎn)生氫，擴(kuò)散到焊縫中去，因此可以通過以下措施減少氫源。3.1.1選用合格的低氫型焊條檢查進(jìn)場(chǎng)焊材材料質(zhì)量證明文件確保焊接材料合格。3.1.2焊條使用前應(yīng)按焊條說明書進(jìn)行烘烤，并有烘烤記錄。3.1.3焊絲使用前必須清除銹斑和污油并露出金屬光澤。3.1.4烘好的焊條領(lǐng)用后超過4小時(shí)不用或未使用完時(shí)重新烘烤且烘烤次數(shù)不得超過兩次。3.1.5坡口切割及加工宜采用機(jī)械加工，當(dāng)使用氧、乙炔火焰切割時(shí)，必須清除熔渣、氧化皮及表面淬硬層。3.1.6組對(duì)前應(yīng)將坡口及其內(nèi)外表面不少于20mm圍內(nèi)的油污、氧化皮、銹等清除干凈，并用砂輪打磨直至露出金屬光澤。3.2降低淬硬傾向影響的措施由于1Cr5Mo鋼具有淬硬傾向性，焊接性較差，容易出現(xiàn)裂紋，致使其焊接工藝比較復(fù)雜，通過有效的控制焊接工藝才能防止或降低裂紋出現(xiàn)的幾率。3.2.1焊接方法及焊接材料/9(1)焊接方法管道焊口焊接時(shí)，一般采用單面焊雙面成型，若背面成型不好，存在咬邊、未融合及未焊透等缺陷時(shí)，就會(huì)明顯增1Cr5Mo的冷裂紋敏感性。為提高背面成型質(zhì)量，一般采用氬電聯(lián)焊焊接技術(shù)，當(dāng)公稱直徑小于時(shí)（壁厚小于6mm）也可以采用全氬焊接，承插口焊口可直接采用手工電弧焊焊接。(2)焊接材料選定為保證焊接接頭與母材具有相同的高溫蠕變強(qiáng)度和抗氧化性，焊縫金屬必須具有與母材相當(dāng)?shù)你t、鉬含量。而且必須依據(jù)合格的焊接工藝評(píng)定來選定焊接材料，合格評(píng)定見表3表31Cr5Mo鋼焊口焊接的評(píng)定2010年接工藝評(píng)定匯編QBFCC/TS06.41-2010）評(píng)定編號(hào)

試件材質(zhì)

試件規(guī)格（）

焊接方法

適用焊件厚度(mm)

焊縫金屬厚度(mm)

焊接材料1430AWA-MV

δ=7

GTAW/SMAW

1.5~14

：SMAW：0~8

R5070712AWA-MV

GTAWφ273×129~24SMAW

：SMAW

(H10Cr5MoVA)0704AWA-MV0703AWA-MV

φ323×22φ48.3×5

GTAWSMAWGTAWSMAW

16.5~441.5~10

：SMAW：SMAW：0~6

(H10Cr5MoVA)(H10Cr5MoVA)為避免焊材用錯(cuò)要嚴(yán)格焊材的管理：焊材應(yīng)派專人負(fù)責(zé)保管、發(fā)放、回收，并有詳細(xì)記錄；

焊工領(lǐng)取焊條必須有專職施工技術(shù)員簽字確認(rèn)；現(xiàn)場(chǎng)施工點(diǎn)藥進(jìn)行隨機(jī)檢查；3.2.2嚴(yán)格進(jìn)場(chǎng)焊工的控制及管理焊工是保證焊接質(zhì)量的決定性因素，焊工質(zhì)量的高低直接影響焊口的焊接質(zhì)量。為了保證鉻鉬鋼的焊接質(zhì)量，項(xiàng)目需要成立專門的焊工考試中心，要求焊工除了必須按照《鍋爐壓力容器壓力管道焊工考試與管理規(guī)則》取得焊工合格證外，還需要通過項(xiàng)目焊工考試中心考試合格并獲得項(xiàng)目的《焊工合格證》后方可進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)施焊。3.2.3焊前檢查/9焊接前應(yīng)對(duì)加工后坡口及內(nèi)外表面20mm圍內(nèi)進(jìn)行表面檢查，必要時(shí)應(yīng)按JB4730進(jìn)行磁粉或滲透檢測(cè)，以確保坡口表面不得有夾雜、裂紋、分層等缺陷。3.2.4焊前預(yù)熱預(yù)熱可以改變焊接過程的循環(huán)，遏制或減少淬硬組織的形成，減少焊接殘余應(yīng)力，使氫易于從焊接接頭中擴(kuò)散出來，從而降低延遲裂紋傾向，是防止鉻鉬鋼焊接接頭產(chǎn)生延遲裂紋和再熱裂紋的有效措施之一。預(yù)熱宜采用電加熱片加熱，當(dāng)焊口小DN150，也可以采用氧乙炔火焰加熱，但必須保證熱透且溫度均勻。預(yù)熱升溫應(yīng)緩慢而均勻，防止局部過熱，火焰加熱采用數(shù)字觸點(diǎn)式溫度計(jì)，檢測(cè)預(yù)熱溫度測(cè)點(diǎn)應(yīng)均勻分布。電加熱預(yù)熱溫度的測(cè)量用熱處理設(shè)備上的熱電偶測(cè)量。預(yù)熱范圍應(yīng)以對(duì)口中心線為基準(zhǔn)，兩側(cè)各不小3倍壁厚，且大于等于50mm。1Cr5Mo的預(yù)熱溫度要求250-300O。3.2.5焊接技術(shù)要求1Cr5Mo鋼接頭焊接，當(dāng)達(dá)到預(yù)熱溫度并持5min后應(yīng)立即進(jìn)行底層焊道的焊接且應(yīng)一次連續(xù)焊完。焊接底層焊道時(shí)應(yīng)封住管口免管子內(nèi)形成穿堂風(fēng)響焊接質(zhì)量。(3)底層焊道焊完后，應(yīng)立即進(jìn)行下一層的焊接且應(yīng)連續(xù)焊完，如中斷焊接應(yīng)立即進(jìn)行

O

C間不少于的后熱處理，然后保溫緩冷。中斷后繼續(xù)施焊應(yīng)重新預(yù)熱。(4)多層焊接時(shí)層間溫度應(yīng)等于或略高于預(yù)熱溫度，否則應(yīng)予以加熱。(5)每層焊縫接頭應(yīng)錯(cuò)開，層間清渣要徹底。焊接時(shí)應(yīng)在坡口內(nèi)引弧，嚴(yán)禁在非焊接部位引弧。焊工焊完口后應(yīng)立即自檢，若外觀有缺陷要立即補(bǔ)焊、修整，合格后進(jìn)行后熱或熱處理。3.3消除焊口焊接應(yīng)力的措施3.3.1焊后后熱后熱也就是一種消氫處理措施能有效的減小焊縫中氫的有害影響降低焊/9接殘余應(yīng)力避免焊接接頭中出現(xiàn)馬氏體組織從而防止氫致裂紋的產(chǎn)生因此在焊接接頭完成后不能立即進(jìn)行熱處理的焊口應(yīng)必須進(jìn)行后熱處理,后熱溫度為200-350O

C，時(shí)間不少于分鐘，然后保溫緩冷。3.3.2焊后熱處理1Cr5Mo鋼焊口的焊后熱處理就是指對(duì)焊口進(jìn)行高溫回火，利用金屬高溫下強(qiáng)度的降低而把彈性應(yīng)變轉(zhuǎn)變成塑性應(yīng)變以達(dá)到消除焊接殘余應(yīng)力的目的同時(shí)改善金屬組織提高接頭的綜合力學(xué)性能不同材質(zhì)的回火溫度要求不同所以必須按照熱處理工藝的要求控制熱處理溫度。焊后應(yīng)立即進(jìn)行熱處理熱處理采用電加熱方法在熱處理過程中應(yīng)能準(zhǔn)確地控制加熱溫度且使焊件溫度分布均勻。熱處理的加熱范圍以焊縫為中心，兩側(cè)各不小于焊縫寬度的三倍（且不小于25mm熱區(qū)以外的范圍內(nèi)應(yīng)予以保溫。溫度控制準(zhǔn)確，熱處理過程中恒溫溫度偏差不應(yīng)超過25℃，且不超過熱處理溫度范圍測(cè)溫元件采用熱電偶并用自動(dòng)記錄儀記錄熱處理曲線測(cè)溫點(diǎn)設(shè)在加熱區(qū)且不少于1點(diǎn)。不同材質(zhì)焊接接頭之間熱處理溫度按合金含量高者下限要求，不同厚度的按厚者要求進(jìn)行。焊后熱處理應(yīng)按規(guī)范要求參數(shù)嚴(yán)格的控制升溫、恒溫和降溫過程。在國內(nèi)多采用的是鎧裝熱電偶與被測(cè)件直接捆綁進(jìn)行測(cè)量這樣會(huì)使測(cè)量溫度與實(shí)際溫度有些偏差所以在設(shè)定熱處理恒溫溫度要比要求的溫度偏高OC為宜，但不能高于工藝要求的最高溫度。規(guī)范要求的參數(shù)見表表4焊口熱處理參數(shù)SH/T3520-2004、SH3085-1997分類升溫速度

參數(shù)溫度在300℃下時(shí)不控制；升溫至300℃后，升溫速度不超過5125/δ℃/h，不應(yīng)大于220；恒溫溫度750~780℃恒溫時(shí)間

工藝管道每毫米壁厚恒溫3min，不少于30min；爐管恒溫時(shí)間不少于1h；1.恒速度的冷卻速度不得超過δ℃/h且不大于℃/h；冷卻速度2.爐要求冷卻速不大于275℃/h3.300℃下后不用控制/9(6)熱處理后的硬度測(cè)定熱處理后硬度抽查比例為熱處理焊口總數(shù)的且不少于1處每處測(cè)點(diǎn)見下圖：

測(cè)量硬度值應(yīng)符合如下要求：爐管≤241；其他管道HB≤300硬度值超過規(guī)定應(yīng)加倍檢查并查明原因?qū)Σ缓细竦暮缚趶男逻M(jìn)行熱處理并做硬度測(cè)試。3.4加強(qiáng)裂紋的檢測(cè)工作及焊口返修措施3.4.1無損檢測(cè)要求及管理工藝管道焊口熱處理后要按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行無損檢測(cè)，焊口的無損檢測(cè)必須在焊口熱處理完成且焊口焊接完成24小時(shí)之后進(jìn)行。要從檢測(cè)人員管理、檢測(cè)工藝、檢測(cè)時(shí)機(jī)、點(diǎn)口覆蓋性、返修、擴(kuò)探及隨機(jī)抽檢等方面加強(qiáng)質(zhì)量控制確保無損檢測(cè)的質(zhì)量符合要求同時(shí)要有專門的無損檢測(cè)高級(jí)成員組對(duì)RT底片進(jìn)行100%復(fù)審對(duì)可疑底片進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn)或進(jìn)行復(fù)測(cè)。3.4.2焊后返修焊后經(jīng)檢測(cè)不合格的焊口必須予以返修，返修時(shí)焊接工藝與正式焊焊接工藝相同。焊后檢測(cè)出裂紋及其它共性缺陷時(shí)應(yīng)首先分析產(chǎn)出原因再進(jìn)行返修。(3)返修焊口標(biāo)位應(yīng)由探傷人員進(jìn)行，根部缺陷應(yīng)確定在焊縫的哪一側(cè)。(4)清除缺陷后應(yīng)進(jìn)行著色檢查，確認(rèn)無疑留缺陷后方可施焊。(5)同一部位的返修次數(shù)不宜超過兩,經(jīng)過兩次返修仍不合格的焊縫,如需再進(jìn)行返修應(yīng)編制返修工藝措施,經(jīng)施工單位技術(shù)總負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)后方可實(shí),并將焊縫返修次數(shù)部位和無損檢測(cè)等結(jié)果記入焊縫返修記錄返修后仍按原規(guī)定方法檢測(cè)。/93.5質(zhì)量保證措施3.5.1建立健全質(zhì)量保證體系，確定質(zhì)量責(zé)任制。3.5.2認(rèn)真管好計(jì)量器具，保證工程計(jì)量的有效性和準(zhǔn)確性。3.5.3嚴(yán)格施工工藝紀(jì)律，對(duì)預(yù)熱、層間溫度控制、焊后后熱、焊后熱處理及探傷做好連續(xù)監(jiān)控，以確保工程質(zhì)量。3.5.4施工應(yīng)在熱處理設(shè)備調(diào)試完畢后進(jìn)行，焊后及時(shí)進(jìn)行熱處理。3.5.5嚴(yán)格工序管理，上道工序檢查合格后方可進(jìn)行下道工序施工。3.5.6加強(qiáng)施工環(huán)境的監(jiān)測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)不利天氣時(shí)應(yīng)及時(shí)采取措施。3.5.7認(rèn)真做好各項(xiàng)施工記錄，施工班組的原始記錄要完整正確。4

案例分4.1失敗項(xiàng)目2004年，上海金山石化常減壓項(xiàng)目，由于管理失誤，部分人員對(duì)鉻鉬鋼的施工技術(shù)要求不重視個(gè)別出現(xiàn)焊接前不預(yù)熱不執(zhí)行焊接工藝紀(jì)律不進(jìn)行氬弧打底而直接手工電弧焊進(jìn)行焊接焊后未能及時(shí)熱處理焊口也沒能及時(shí)做到后熱處理，造成檢測(cè)后出現(xiàn)多處裂紋返片，給工程帶來了巨大的損失。另外由于管線的實(shí)際要求為非檢測(cè)個(gè)別焊口在裝置開車后出現(xiàn)裂紋物料滲漏項(xiàng)目在過年期間還緊急外調(diào)人員進(jìn)行返修工作給公司帶來了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失及信譽(yù)損失。4.2成功項(xiàng)目2006年，廣州項(xiàng)目的常減壓裝置及加氫聯(lián)合裝置都存在著大量的鉻鉬鋼管道的施工。項(xiàng)目嚴(yán)格執(zhí)行了焊接工藝紀(jì)律：焊材發(fā)放嚴(yán)格把關(guān)、焊前預(yù)熱、焊接過程的層間溫度嚴(yán)格控制安排專門的檢查員對(duì)焊口層間溫度檢查并形成記錄文件焊后未能及時(shí)熱處理的焊口都進(jìn)行了后熱處理及時(shí)的無損檢測(cè)等在這一系列的措施下達(dá)到所有焊口未出現(xiàn)一張裂紋返片的好成績給公司樹立了很好的企業(yè)形象。5

結(jié)論根據(jù)上述理論、數(shù)據(jù)分析和實(shí)例對(duì)比可看出為防止耐熱鋼的焊接裂紋產(chǎn)生在施工過程中必須嚴(yán)格把握施工技術(shù)要點(diǎn)采取有效的控制措施絲毫疏忽不得。從而總結(jié)出質(zhì)量控制點(diǎn)一覽表（如下工過程中可參照?qǐng)?zhí)行。/9控制序號(hào)

控制點(diǎn)檢查內(nèi)容施工準(zhǔn)備,材料1.材料出廠合格證，質(zhì)量證明文件檢查驗(yàn)收2.接工藝件1.焊材烘烤溫度,間清理2.件表面清理情況1.預(yù)熱溫度預(yù)熱及組對(duì)2.組對(duì)質(zhì)量1.預(yù)熱溫度及層間溫度控制焊接2.焊接工藝參數(shù)1.外觀質(zhì)量檢查外觀檢查及后熱2.后熱溫度及時(shí)間1.熱處理參數(shù)及曲線熱處理2.