厚大型35CrMo筒的焊接
2021-05-12 10:20
admin
35CrMo屬于中碳調質鋼，碳含量高，合金含量多，在焊接過程中沒有自回火現象，對焊接提出了更高的要求。
公司生產的防噴器調試支座產品，均采用35CrMo鍛件，之前為整體鍛造，制造成本很髙， 如果能夠制造，則鍛造成本將大為降低，但焊接厚度為98mm,能否焊接成功， 最為關鍵的工序，法蘭和接頭型式。
焊接熱影響區的脆化和軟化
由于含碳量高，合金含量多，焊接性較差，在快速冷卻時，焊縫熱影響區產生的馬氏體組織沒有自回火現象，產生硬度很高，容易造成熱影響區的脆化和軟化。
再熱裂紋
由于中碳調質鋼碳和合金元素含量高，焊接熔池凝固時，固液溫度區間大，結晶偏析傾向大，因而焊接時具有較大的再熱裂紋傾向。
焊接控制措施，人員的控制
根據結構型式可以看出，內徑為346mm， 并且組對后高度約430mm，如果焊接出現缺陷，從內部是無法返修的，只能從外部進行返修， 如果產生返修，98mm的厚度，是需要鏟除很長的焊縫，才可能返修到缺陷位置，并且返修位置可能因為焊接應力等的作用，造成更大的缺陷，甚至報廢；因此要盡量控制好人員因素而帶來的不利影響。
參照TSG Z6002-2010《特種設備焊接操作人員考核細則》考核的辦法，選取1名GTAW焊工打底，6名SMAW焊工填充焊、蓋面焊，首先進行理論培訓加實際的操作培訓后，鍛打出400mm x 130mm x 20mm的鍛件，按照焊接工藝規程（經過評定的工藝），參照現實工作的焊接位置焊接 并進行無險檢測，7名焊工領悟了焊艘求， 并經考核合格后，確定為此產品的正式焊工。
機器的控制
選擇性能穩定的設備，并且各儀表均經過檢驗，并且在有效區內方可使用。
焊接方法：焊接中碳調質鋼的焊接方法有GTAW、SMAW、GMAW、SAW。
GTAW焊接時焊縫含氫量低，產生的焊接應力小，是焊接中碳調質鋼的好方法，但焊接厚大的工件是不可能的，只能用于產品的打底焊接。
SMAW是通用的焊接方法，焊接靈活，產生的應力介于GTAW和SAW之間，氫含量比GTAW高，不過選用低氫的焊接材料，可以降低氫的含量。
GMAW焊接時含氫量低，并且焊接速度快，熱量集中，為焊接此厚大件的好方法。
SAW熱影響區寬，并且線能量大，容易使中碳鋼熱影響區產生軟化，不利于中碳鋼的焊接。
根據公司情況，先前考慮用公司的自動GMAW 焊機，由于沒有合適的GM-AW焊接工裝，則放棄此焊接方法；而考慮半自動GMAW焊接’氣孔不好控制，則也放棄。所以采用了 GTAW+SMAW焊接。
工藝方法
為了防止產生熱影響區的脆化和軟化，充分考慮焊接方法，并采用小的線能量焊接，降低熱影響區寬度，并細化其焊縫的晶粒；但小的線能量容易產生硬的組織，所以采用合適的預熱加小的線能量來實現減少熱影響區脆化和軟化程度。
冷裂紋控制措施：采取焊前預熱，降低其冷卻速度，降低接頭的淬硬組織，并在焊后立刻熱處理的工藝方案；焊接時選用低氫型焊接材料，并設計成圖示的坡口型式，減少應力。
再熱裂紋控制：根據設計要求，選用達到母材強度，而塑性和韌性強于母材的焊接材料， 嚴格控制焊材和母材的S/P含量。
焊后變形的處理
因爐蓋表面積較大，厚度較薄，焊縫較多，焊后還有一定的變形量,但在可控范圍內。因此焊后拆開，采用局部火焰校正法或用錘擊焊縫法來進行獨立校正，校正后的各扇水蓋及中間圓水蓋預組裝，經實測，爐蓋的局部凹凸度均小于10mm，兩連接法蘭的間隙正負3mm,完全滿足了設計規范要求，達到了預期的效果在焊接時采用剛性固定法來控制焊接變形，剛性間定法會使得焊接接頭中產生較大的焊接內應力，所以最后再采用振動時效法來消除焊縫的殘余內應力，使焊接接頭質量達到設計和使用要求。 該水冷爐蓋由于通過采用合理的焊接方法， 焊接順序，焊接工藝參數及行之有效的防變形措施，使爐蓋的焊接質量及整體變形量得到了 有效控制，水冷爐蓋的拼接焊縫按JB/T4730-2005 《承壓設備無損檢測》進行了100%超聲探傷，全部達II級以上合格，對密封角焊縫進行了100%磁粉或著色探傷，達Ⅱ級以上合格，爐蓋整體按壓力0.5MPa進行水壓試驗，保壓30min無滲漏，完全符合《承壓設備無損檢測》質量要求，水冷爐蓋整體質量滿足了安裝及使用要求，這種剛性同定法的成功應用，為以后大型組裝焊接提供了借鑒。
公司生產的防噴器調試支座產品，均采用35CrMo鍛件，之前為整體鍛造，制造成本很髙， 如果能夠制造，則鍛造成本將大為降低，但焊接厚度為98mm,能否焊接成功， 最為關鍵的工序，法蘭和接頭型式。
焊接熱影響區的脆化和軟化
由于含碳量高，合金含量多，焊接性較差，在快速冷卻時，焊縫熱影響區產生的馬氏體組織沒有自回火現象，產生硬度很高，容易造成熱影響區的脆化和軟化。
再熱裂紋
由于中碳調質鋼碳和合金元素含量高，焊接熔池凝固時，固液溫度區間大，結晶偏析傾向大，因而焊接時具有較大的再熱裂紋傾向。
焊接控制措施，人員的控制
根據結構型式可以看出，內徑為346mm， 并且組對后高度約430mm，如果焊接出現缺陷，從內部是無法返修的，只能從外部進行返修， 如果產生返修，98mm的厚度，是需要鏟除很長的焊縫，才可能返修到缺陷位置，并且返修位置可能因為焊接應力等的作用，造成更大的缺陷，甚至報廢；因此要盡量控制好人員因素而帶來的不利影響。
參照TSG Z6002-2010《特種設備焊接操作人員考核細則》考核的辦法，選取1名GTAW焊工打底，6名SMAW焊工填充焊、蓋面焊，首先進行理論培訓加實際的操作培訓后，鍛打出400mm x 130mm x 20mm的鍛件，按照焊接工藝規程（經過評定的工藝），參照現實工作的焊接位置焊接 并進行無險檢測，7名焊工領悟了焊艘求， 并經考核合格后，確定為此產品的正式焊工。
選擇性能穩定的設備，并且各儀表均經過檢驗，并且在有效區內方可使用。
焊接方法：焊接中碳調質鋼的焊接方法有GTAW、SMAW、GMAW、SAW。
GTAW焊接時焊縫含氫量低，產生的焊接應力小，是焊接中碳調質鋼的好方法，但焊接厚大的工件是不可能的，只能用于產品的打底焊接。
SMAW是通用的焊接方法，焊接靈活，產生的應力介于GTAW和SAW之間，氫含量比GTAW高，不過選用低氫的焊接材料，可以降低氫的含量。
GMAW焊接時含氫量低，并且焊接速度快，熱量集中，為焊接此厚大件的好方法。
SAW熱影響區寬，并且線能量大，容易使中碳鋼熱影響區產生軟化，不利于中碳鋼的焊接。
根據公司情況，先前考慮用公司的自動GMAW 焊機，由于沒有合適的GM-AW焊接工裝，則放棄此焊接方法；而考慮半自動GMAW焊接’氣孔不好控制，則也放棄。所以采用了 GTAW+SMAW焊接。
工藝方法
為了防止產生熱影響區的脆化和軟化，充分考慮焊接方法，并采用小的線能量焊接，降低熱影響區寬度，并細化其焊縫的晶粒；但小的線能量容易產生硬的組織，所以采用合適的預熱加小的線能量來實現減少熱影響區脆化和軟化程度。
冷裂紋控制措施：采取焊前預熱，降低其冷卻速度，降低接頭的淬硬組織，并在焊后立刻熱處理的工藝方案；焊接時選用低氫型焊接材料，并設計成圖示的坡口型式，減少應力。
再熱裂紋控制：根據設計要求，選用達到母材強度，而塑性和韌性強于母材的焊接材料， 嚴格控制焊材和母材的S/P含量。
焊后變形的處理
因爐蓋表面積較大，厚度較薄，焊縫較多，焊后還有一定的變形量,但在可控范圍內。因此焊后拆開，采用局部火焰校正法或用錘擊焊縫法來進行獨立校正，校正后的各扇水蓋及中間圓水蓋預組裝，經實測，爐蓋的局部凹凸度均小于10mm，兩連接法蘭的間隙正負3mm,完全滿足了設計規范要求，達到了預期的效果在焊接時采用剛性固定法來控制焊接變形，剛性間定法會使得焊接接頭中產生較大的焊接內應力，所以最后再采用振動時效法來消除焊縫的殘余內應力，使焊接接頭質量達到設計和使用要求。 該水冷爐蓋由于通過采用合理的焊接方法， 焊接順序，焊接工藝參數及行之有效的防變形措施，使爐蓋的焊接質量及整體變形量得到了 有效控制，水冷爐蓋的拼接焊縫按JB/T4730-2005 《承壓設備無損檢測》進行了100%超聲探傷，全部達II級以上合格，對密封角焊縫進行了100%磁粉或著色探傷，達Ⅱ級以上合格，爐蓋整體按壓力0.5MPa進行水壓試驗，保壓30min無滲漏，完全符合《承壓設備無損檢測》質量要求，水冷爐蓋整體質量滿足了安裝及使用要求，這種剛性同定法的成功應用，為以后大型組裝焊接提供了借鑒。
