铬钼耐热钢管道焊后热处理工艺

铬钼耐热钢管道焊后热处理工艺

姚俊

中国化学工程第三建设有限公司安徽省淮南市232000

摘要：社会在发展，科技在进步，焊接技术同样也得到了空前的发展。铬钼合金钢管道焊接技术，更要适应各种型号钢的预热温度控制及管道焊接过程中的层间温控制，后热消氢处理；做好施工人员的焊接技能培训工作，并加强施工人员焊接过程的监督管理，保证焊接过程的科学化和规范化，同时在铬钼合金钢管道焊接最终热处理过程中，更要严格地执行相关工作的基本技术规格，并对合适的热电偶类型以及热电偶的数量进行合理的选择，做好对铬钼合金钢管道焊接的检验，消除焊接过程的种种缺陷，并在某种程度上显著提高焊接的合格率，进而提高焊接的质量。

关键词：耐热钢管道；焊后热处理；工艺措施

1导言

铬钼合金耐热钢管道具有良好的抗氧化性、热强性、抗硫和氢腐蚀性，因此，在煤化工系统工程高温管道中大量选用此材质管道。某项目15万t/年甲醇工艺管道系统选用了15CrMo耐热钢，有准133mm×7mm，准273mm×10mm，准530mm×16mm等不同规格。对铬钼耐热钢材料化学成分进行分析后，可知此材料管道淬硬倾向大，焊接后容易产生延迟裂纹。15CrMo钢管道的焊接是此项目管道施工质量控制的重点和难点，根据焊接工艺要求，焊件焊前需要预热，焊后应采取热处理措施。施焊焊工必须具备相应资格，通过焊工考试合格后持证上岗，应严格按焊接工艺指导书编制的焊接工艺卡进行施焊。

2铬钼合金钢管道焊接施工

铬钼合金钢管道焊接施工的过程中，A335-P11、A335-P22以及A335-P91钢在不同的工况下往往有着不同的工作最高温度范围，就其实质性而言，高温高压条件下，A335-P11、A335-P22以及A335-P91钢的最高温度范围分别是550℃、570℃和620℃。而在炼油工艺装置中，A335-P11、A335-P22以及A335-P91钢的最高工作温度分别为530℃、560℃以及650℃。合成化工工艺工况下，A335-P11、A335-P22以及A335-P91钢最高工作温度分别为520℃、560℃以及650℃。铬钼合金钢管道焊接施工过程中，其焊接工艺在评定的过程中往往需要依据相关的设计文件规定以及相应规范（NB/T47014-2011）进行焊接工艺评定，在实际的焊接过程中，不同钢的类型往往有着不同的焊接方法和焊接材料。从事各类型的钢材焊接焊工，获得相应的焊接资质之后，方能进行相应合格项目的焊接操作。

3主要焊接工艺要求

15CrMo合金耐热钢管道焊接，焊丝选用TIG－R30氩弧焊丝，焊条选用R307；氩弧焊机选用松下YC－300WP型号，手工焊机采用ZX7－400型直流逆变焊机，管道热处理使用绳型电加热器配套电脑温控设备进行操控。

3．1焊接工艺参数

铬钼合金耐热钢管道焊接及热处理工艺参数分别见表1和表2。

3.2铬钼合金耐热钢管道焊接工艺要点

3.2.1焊前准备

机械加工的焊件坡口两侧各10~15mm范围内用砂轮磨光机彻底去除油污、油漆、锈蚀、毛刺等杂物，氩弧焊丝用砂纸打磨露出金属光泽。准133mm×7mm管的组对间隙为1~2mm，其余2种规格管的组对间隙为2~3mm。施工现场设防风棚保证良好施工环境。

3.2.2人员准备

由于本项目需焊后热处理的焊口数量不多，且工期相对不紧，只需配备2名热处理人员即可。其中1名为热处理技术人员，负责编制焊接热处理施工方案和作业指导书等技术文件，指导并监督热处理工的工作，整理热处理资料等。另1名为热处理工，负责按热处理施工方案和作业指导书进行施工，记录热处理操作过程，完成自检等。

3.2.4焊前预热

焊前预热是降低焊接接头的冷却速度、减小温差所造成的应力集中、防止产生淬硬组织、预防冷裂纹产生的有效措施之一。通常采用电加热法预热，以坡口中心线为基准，每侧各不小于3倍管壁厚，且不小于100mm的区域为焊前加热范围。预热温度为150~250℃，保证坡口两侧温度均匀上升而无局部过热，在加热区以外的100mm范围内予以保温。

3.2.5焊接

焊件焊前预热后先定位焊，再打底焊。因底层焊缝焊层薄，焊后冷却中产生大量收缩应力，且铬钼耐热钢属于裂纹敏感性材料，所以底层焊缝易产生裂纹。为保证底层焊缝质量，打底焊缝选用手工钨极氩弧焊并一次连续焊完，焊缝厚度2~3mm。氩弧焊打底层焊完后立即用焊条电弧焊进行填充盖面，并在保持不低于预热温度的条件下，据管道壁厚分层盖面将焊缝一次连续焊完，每层焊缝接头需错开。焊工施焊中如焊口因故中断焊接，应立即采取后热、缓冷等措施，再继续按原焊接工艺卡焊接该焊口前，还应认真检查焊缝外观，确认无裂纹后方可继续施焊。

3.2.6焊后热处理

铬钼合金耐热钢管道焊后应进行高温回火，以消除焊接残余应力，改善焊缝组织，提高热强性。焊后热处理在焊缝外观检测合格后进行，以焊口中心线为基准，每侧不小于焊缝宽度的3倍，且不小于25mm的区域为热处理加热范围。加热区两侧以外的100mm范围内需保温处理。焊后热处理应按确定的热处理参数，严格控制升温、恒温和降温过程。

4铬钼合金钢管道焊接焊后热处理技术

铬钼合金钢管道焊接完成后应立即进行热处理，A335-P11、A335-P22以及A335-P91钢热处理恒温温度控制为：分别不超过730℃、750℃以及760℃。热处理升温、降温速度应控制在150℃/h左右，300℃以下可不控制升、降温速度。

就其实质性而言，A335-P11、A335-P22钢管道焊接过程中，其热处理的A335-P11、A335-P22以及A335-P91钢在实际的焊接热处理过程中，就要保证热处理时间不低于2个小时，各个测量点在对温度进行测量的过程中，就要严格地按照热处理的相关规定，尽可能地使得温差小于和等于25℃，加热的宽度大于焊缝宽度的5倍（单侧），在加热区之外的100mm范围内对其进行保温处理，同时在焊后热处理的过程中，更要严格地依据工件的规格，进而对合适的热电偶类型和热电偶的数量进行合理的选择。

总而言之，在铬钼合金钢管道焊接之后的热处理过程中，不仅仅要做好焊接温度的控制，对温差控制进行科学合理的设定，并严格地依据各种工件的技术规格要求，着重提高焊接的质量，做好焊接的整体技术控制工作，进而将焊接的质量显著提高。

5铬钼合金钢管道焊接的检验

铬钼合金钢管道焊接完成后，要对其进行仔细的检查、检验，首先就要做好清理工作，将焊渣和飞溅物去除，并对其外观进行充分的检查，外观检查合格后，对铬钼合金钢管道焊缝进行无损检测，对有毒可燃介质管道焊缝进行检测的过程，严格地依据SH3501及SH/T3520的相关规定。检测手段一般采用射线检测，Ⅱ级合格；在某些特殊情况下（特别是某些现场条件无法进行射线检测时）采用超声波检测，Ⅰ级合格。铬钼合金钢管道现场焊接施工过程中，其主要的焊接施工流程就要对材料的性能要求进行综合性的考虑，对预热温度进行正确的选定，并做好层间温度、焊接热输入温度以及焊后热处理温度的合理控制，对焊后热处理工艺加以制定，从而消除了产生延迟裂纹的风险。

6焊接质量保证措施

正式施焊前必须根据焊接工艺评定报告，编制焊接工艺指导书；严格根据焊接工艺指导书编制的工艺卡，向施工作业班组进行安全、技术交底，并督促作业班组严格执行。做好焊工登记表、焊材领用登记表和管道焊接工作记录等质量记录。

7结论

焊后热处理是指焊接工作完成后，将焊件加热到一定的温度（材料的相变温度Ac1以下），保温一定时间，使焊件缓慢冷却下来，以改善焊接接头的金相组织和性能或消除残余应力的一种焊接热处理工艺。在现场施工条件下的焊后热处理，系指对焊接接头进行高温回火，以降低接头的残余应力，同时防止产生裂纹，改善焊缝与近缝区的金属组织与性能。

参考文献：

[1]李传学.铬钼耐热钢管道焊后热处理工艺[J].焊接技术，2013，05：33-36.

[2]雷婧.浅析铬钼耐热钢管道焊接裂纹的控制措施[J].机电技术，2014，03：99-101.

[3]杨建新，周承华，赵广才.铬钼合金耐热钢管道焊接施工技术[J].焊接技术，2014，12：32-34.

[4]郭凤忠.铬钼耐热钢焊接[J].科技致富向导，2014，21：241-243.

[5]锁海滨，张海涛.铬钼耐热钢管道焊接质量控制[J].石油工程建设，2013，02：67-69+11.

[6]柴春红，张巨伟，冯伟，李勇.铬钼合金钢管道焊接工艺研究[J].焊管，2014，11：36-38.