1、15钢接工艺设计说明书15crmo钢焊接工艺设计说明书 姓名: 刘超 学号：21030120 科目：焊条电弧焊实作 教师：吴华 班级：焊接1531摘要：珠光体耐热钢作为目前锅炉受热面管排最主要的材质，其焊接工艺已经比较成熟，但其焊接质量仍然需要受到足够的重视。正确选择焊接工艺、焊接材料及预热后热温度有利于减少焊接缺陷。关键词 珠光体耐热钢 焊接工艺 缺陷防治 焊接参数母材的基本介绍与数据1. 15crmo介绍15CrMo是一种钢系珠光体组织耐热钢，在高温下具有较高的热强性（b440MPa）和抗氧化性，并具有一定的抗氢腐蚀能力。由于钢中含有较高含量的Cr、C和其它合金元素，钢材的淬硬倾向较明显，
2、焊接性差。焊接工艺基础知识焊接是通过加热、加压，或两者并用，使两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式。焊接应用广泛，既可用于金属，也可用于非金属。金属焊接方法有40种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池，还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，恶化焊缝的质量和性能。为了提高焊接质量，人
3、们研究出了各种保护方法。例如，气体保护电弧焊就焊接工艺基础知识焊接是通过加热、加压，或两者并用，使两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式。焊接应用广泛，既可用于金属，也可用于非金属。金属焊接方法有40种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池，还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，恶化焊
4、缝的质量和性能。为了提高焊接质量，人们研究出了各种保护方法。例如，气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气，以保护焊接时的电弧和熔池率；又如钢材焊接时，在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧，就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池，冷却后获得优质焊缝。压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有象熔焊
5、那样的有益合金元素烧损，和有害元素侵入焊缝的问题，从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料，往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用，而发生组织和性能变化，这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同，焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、
6、脆化、淬硬或软化现象，也使焊件性能下降，恶化焊接性。这就需要调整焊接条件，焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。另外，焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程，焊接区由于受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩，冷却后在焊件中便产生焊接应力和变形。重要产品焊后都需要消除焊接应力，矫正焊接变形。现代焊接技术已能焊出无内外缺陷的、机械性能等于甚至高于被连接体的焊缝。被焊接体在空间的相互位置称为焊接接头，接头处的强度除受焊缝质量影响外，还与其几何形状、尺寸、受力情况和工作条件等有关。接头的基本形式有对接、搭接、丁字接(正交接)和角接等。2.珠光体的平均含碳量是多少珠光体的平均
7、含碳量是0.77 珠光体是由奥氏体发生共析转变同时析出的，铁素体与渗碳体片层相间的组织，是铁碳合金中最基本的五种组织之一。代号为P。得名具有珍珠般（pearl-like）的光泽。珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间，强韧性较好。3.化学成分牌号化学成分(质量分数)(%)CMnSiCrMoNiNb+TaSP15CrMo0.120.180.400.700.170.370.801.100.400.550.30_0.0350.0354.力学性能牌号拉力强度MPa屈服点MPa伸长率(%)15CrMo440640235215.现货规格品名规格/mm材质品名规格/mm材质光亮圆棒3.0-2515CrMo热轧钢
8、板4-1015CrMo热轧圆钢12-5015CrMo锻打钢板8-1015CrMo热轧圆钢100-13015CrMo锻打钢板12-1615CrMo热轧圆钢140-15015CrMo热轧钢板18-2015CrMo热轧圆钢160-17015CrMo锻打钢板22-2815CrMo热轧圆钢16-4015CrMo热轧钢板30-3415CrMo热轧圆钢16-4515CrMo锻打钢板35-7515CrMo热轧圆钢180-20015CrMo锻打钢板75-8015CrMo热轧圆钢200-28015CrMo锻打钢板80-10015CrMo热轧圆钢290-50015CrMo锻打钢板100-15015CrMo热轧圆钢5
9、00-150015CrMo锻打钢板15015CrMo热轧圆钢50-7015CrMo锻打钢板16015CrMo碳钢及合金结构钢碳量经验公式:C量=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15*100% 式:C、Mn、Cr、Mo、V、Ni、Cu钢该元素含量 碳量Ceq(百比)值按公式计算: Ceq=C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/156.焊接性分析 15CrMo属于珠光体耐热钢,它以加入铬、钼合金元素为主,合金元素铬能形成致密的氧化膜,提高钢的抗氧化性能,还有阻止石墨化的作用。钼是耐热钢中的强化元素,形成碳化物的能力比铬弱,钼优先溶入固溶体,强化固溶体。钼也有阻
10、止石墨化的作用,故应与铬同时加入钢中,以阻止碳的石墨化。钼的熔点高达2625,固溶后可提高钢的再结晶温度,有效地提高钢的高温强度和抗蠕变能力。钼可以减少钢材的热脆性,还可以提高钢材的抗腐蚀能力。 7.材料验收：、焊接材料：a、对于15CrMo管道焊条采用R307（3.2、4.0），氩弧焊丝采用TiGR-30L（2.5）。b、对于TP321管道，焊条采用进口E347-17（2.5、3.2），氩弧焊丝采用进口ER347-Si（1.6、2.0）。焊工手工工具须采用不锈钢制作。c、焊材应具有产品质量证明书，焊条的药皮不得有脱落或明显裂纹，焊丝在使用前应清除其表面的油污、锈蚀等。d、焊条应按说明书的要求
11、进行烘烤，并在使用过程中保持干燥。e、钨极氩弧焊采用铈钨棒，使用氩气的纯度应在99.9%以上。、管道组成件：a、应有质量证明书b、外观合格，符合规范及制造标准要求c、有清晰的产品标识、坡口加工：a、15CrMo钢板坡口加工采用氧乙炔焰切割，并用磨光机除去坡口表面的氧化皮、熔渣及影响接头质量的表面层至露出金属光泽。b、TP321钢板坡口采用等离子切割，并用不锈钢专用砂轮片清理加工面。c、钢板切口端面倾斜偏差不应大于钢板外径的1%，且不得超过3mm。d、焊接接头的坡口形式、尺寸及组对要求，按附表一确定。e、坡口两侧20mm范围内不得有油漆、毛刺、锈斑、氧化皮及其他对焊接过程有害的物质。f、坡口表面
12、不得有裂纹、夹层等缺陷。、组对与定位：a、不得用强力方法组对焊接接头。b、管道组成件组对时，其错边量不应超过下列规定，如超过下列要求，应按要求加工。管道的内壁差为壁厚的10%且不大于0.5mm；当壁厚不等时，内壁差不大于0.5mm或外壁差不大于2mm。c、定位焊应与正式焊接工艺相同，点固点不少于4处；定位焊的焊缝长度宜为1015mm，高为36mm且不超过壁厚的2/3。氩弧焊点固、打底焊背面采用局部充氩保护，充氩保护形式同该工程ASTMA312TP321炉管焊接。定位焊的焊缝不得有裂纹及其他缺陷，定位焊焊缝两端，宜磨成缓坡形，定位焊焊完后，应清除渣皮进行检查。8.焊接：1、焊接环境条件：当焊接环
13、境条件低于下列要求时，应采取提高环境条件的措施。a、焊接环境温度低于0b、电弧焊焊接时，风速等于或大于8m/s；氩弧焊焊接时，风速等于或大于2m/s。c、相对湿度大于90%。d、下雨或下雪。（1）焊条选择项目焊条直径(mm)焊丝直径(mm)焊接方法89*20*83.24.02.52.5焊条焊丝打底一遍3.2电焊条填充一遍4.0电焊条盖面一遍89*20*102.51.62.5焊条焊丝打底一遍3.2电焊条填充一遍4.0电焊条盖面一遍89*20*153.22.02.5焊条焊丝打底一遍3.2电焊条填充一遍4.0电焊条盖面一遍89*20*203.24.02.02.5焊条焊丝打底一遍3.2电焊条填充一遍4
14、.0电焊条盖面一遍（2）电流、电压选用见下表项目打底电流(A)/电压（U）填充电流(A)/电压（U）盖面电流(A)/电压（U）89*20*890110/121390110/2225120145/222489*20*107090/12135070/22257090/121389*20*158095/111380100/222680100/222689*20*2090100/121385100/222485100/2426（3）工艺参数按方案焊前需进行预热，根据Tto-Bessyo等人提出的计算预热温度公式:To=350C-0.25() 式中，To-预热温度，。C=Cx Cp Cp=0.005SC
15、xCx=C (Mn Cr)/9 Ni/18 7Mo/90 式中，Cx-成分碳当量;Cp-尺寸碳当量; S-试件厚度(本文中S=25mm);Cx=C (Mn Cr)/9 7/90Mo=0.361Cp=0.045 则To=138因此预热温度选为150。采用氧-乙炔焰对试件进行加温，先用测温笔粗略判断试件表面的的温度(以笔迹颜色变化快慢进行估计)，最后用半导体点温计测定，测量点至少应选择三点，以保证试件整体均达到所要求的预热温度。为保证焊接质量 对工件焊口应清理干净 不准有油污、铁锈、水分、油漆及污物等 对使用低氢型焊条尤为重要。9.焊接方法实施步骤:厚度不同的两块钢板对接时，为避免截面急剧变化引起
16、严重的应力集中，常把较厚的板边逐渐削薄，达到两接边处等厚。对接接头的静强度和疲劳强度比其他接头高。在交变、冲击载荷下或在低温高压容器中工作的联接，常优先采用对接接头的焊接预热预热有利于减低中碳钢热影响区的最高硬度，防止产生冷裂纹，这是焊接中碳钢的主要工艺措施，预热还能改善接头塑性，减小焊后残余应力。通常，15grmo钢的预热温度为150250含碳量再高或者因厚度和刚度很大，裂纹倾向大时，可将预热温度提高至250400。若焊件太大，整体预热有困难时，可进行局部预热，局部预热的加热范围为焊口两侧各150200mm。焊条条件许可时优先选用碱性焊条。坡口形式将焊件尽量开成U形坡口式进行焊接。如果是铸件
17、缺陷，铲挖出的坡口外形应圆滑，其目的是减少母材熔入焊缝金属中的比例，以降低焊缝中的含碳量，防止裂纹产生。焊接工艺参数由于母材熔化到第一层焊缝金属中的比例最高达30%左右，所以第一层焊缝焊接时，应尽量采用小电流、慢焊接速度，以减小母材的熔深。焊后热处理焊后最好对焊件立即进行消除应力热处理，特别是对于大厚度焊件、高刚性结构件以及严厉条件下(动载荷或冲击载荷)工作的焊件更应如此。消除应力的回火温度为600650。若焊后（即温度200时）不能进行消除应力热处理，应立即进行后热处理（即消氢处理，一般加热温度约为150保温2h缓冷）。10.焊接产生的缺陷：气孔：焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下
18、来所形成的空穴。气孔可分为条虫状气孔、针孔、柱孔，按分布可分为密集气孔，链孔等。气孔的生成有工艺因素，也有冶金因素。工艺因素主要是焊接规范、电流种类、电弧长短和操作技巧。冶金因素，是由于在凝固界面上排出的氮、氢、氧、一氧化碳和水蒸汽等所造成的。夹渣：焊后残留在焊缝中的溶渣，有点状和条状之分。产生原因是熔池中熔化金属的凝固速度大于熔渣的流动速度，当熔化金属凝固时，熔渣未能及时浮出熔池而形成。它主要存于焊道之间和焊道与母材之间。未熔合：熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间未完全熔化结合的部分；点焊时母材与母材之间未完全熔化结合的部分，称之。未熔合可分为坡口未熔合、焊道之间未熔合（包括层间未熔合）
19、、焊缝根部未熔合。按其间成分不同，可分为白色未熔合（纯气隙、不含夹渣）、黑色未熔合（含夹渣的）。产生机理：a.电流太小或焊速过快（线能量不够）；b.电流太大，使焊条大半根发红而熔化太快，母材还未到熔化温度便覆盖上去。C.坡口有油污、锈蚀；d.焊件散热速度太快，或起焊处温度低；e.操作不当或磁偏吹，焊条偏弧等。未焊透：焊接时接头根部未完全熔透的现象，也就是焊件的间隙或钝边未被熔化而留下的间隙，或是母材金属之间没有熔化，焊缝熔敷金属没有进入接头的根部造成的缺陷。产生原因：焊接电流太小，速度过快。坡口角度太小，根部钝边尺寸太大，间隙太小。焊接时焊条摆动角度不当，电弧太长或偏吹（偏弧）11.15Grm
20、o预防焊接缺陷的措施：缺陷原因措施未焊透1、坡口角度太小，钝边太厚。2、焊接速度太快。3、焊接电流太小。4、运条方法不当1、加大坡口角度，减小钝边厚度，增加根部间隙。2、降低焊接速度。3、在不影响熔渣覆盖的前提下加大电流，短弧操作，使焊条保持近于垂直的角度。4、掌握正确的运条方法咬边1、焊接电流过大。2、运条方法不当。3、焊接速度过快。4、电弧太长。5、焊条选择不当1、减小焊接电流。2、掌握正确的运条方法。3、降低焊接速度。4、短弧操作。5、根据焊接条件选择合适的焊条型号和直径焊瘤1、焊接电流过小。2、焊接速度太慢。3、电弧过大。4、运条方法不正确。5、焊条选择不当1、调整合适焊接电流。2、加
21、快焊接速度。3、短弧操作。4、正确掌握运条方法。5、根据焊接条件选择合适的焊条型号和直径。焊缝外观不良1、焊接电流过大或过小。2、焊接速度不当使熔渣覆盖不良。3、运条方法不当。4、焊接接头过热。5、焊条选择不当。1、调整合适电流。2、调整焊接速度。3、掌握正确运条方法。4、避免焊接过热。5、根据焊接条件，母材及板厚选择合适的焊条型号和直径夹渣1、前一层焊道的熔渣清理不净。2、焊接速度过慢，熔渣前淌。3、坡口角度过小。4、焊条角度和运条不当1、仔细清理熔渣。2、稍微提高焊接电流，加快焊速。3、加大坡口角度，增加根部间隙。4、正确掌握运条方法。气孔1、电流过大。2、电弧过长。3、焊接区表面有油、锈
22、等污物。4、焊条过潮。5、焊接接头冷却速度过快。6、母材含硫过高。7、焊条选择不当。8、引弧方法不当1、使用适当的电流。2、短弧操作。3、清理焊接区表面。4、焊前将焊条烘干。5、摆动、预热等，以降低冷却速度。6、使用低氢型焊条。7、选择气孔敏感性小的焊条。8、采用引弧板或用回弧法操作热裂纹1、接头刚度过大。2、母材含硫过高。3、根部间隙过大1、采用低氢型焊条。2、使用含锰高的低氢焊条，使用含碳、硅、硫、磷低的焊条。3、保持合适的间隙，收弧时要把弧坑填满。冷裂纹1、母材中含合金元素量高。2、接头刚度过大。3、接头冷却速度过快。4、焊条吸潮。1、预热，使用低氢焊条，使用碳当量低、韧性高、抗裂性好的
23、焊条。2、预热，正确安排焊接顺序。3、进行预热和后热，控制层间温度，选择合适的焊接规范。4、焊前焊条烘干，选用难吸附；焊接检验：12.焊接检验。1）按不同的阶段可分为焊前检验，焊接过程中检验，焊后检验。1、焊前检验包括：（焊前检验可以减少和降低产生焊接缺陷的各种因素）1）、所用焊接材料和母材的检验和验收。2）、检查焊接材料及母材的牌号和规格，焊接坡口形式及尺寸是否与焊接工艺文件的要求一致，焊前清理和焊前预热是否符合规定，焊接设备的运行是否正常。3）生产前焊接试件的检验（断口或街头的力学性能试验，合格后方能投产）。2、焊接过程中检验：（可以防止和及时发现焊接缺陷，分析缺陷产生的原因，采取必要的纠
24、正措施保证焊件在焊接过程中的质量）1）、焊接工艺纪律检查，包括焊接参数和层间温度的检查等。2）焊道的外观质量检查和各种无损检测。3.焊后检验：（保证产品的焊接质量）1）、接头的外观质量检验，包括目视检查、着色检测。磁粉检测等。2）、接头的内部质量检验，一般采用超声波探伤和射线探伤。3）、接头和整体结构的耐压检验和密封性检验。4）、产品试板的理化试验和力学性能试验等。序号检验项目检验部位质量要求备注1清理所有焊缝及其边缘无熔渣、飞溅及阻碍外观检查的附着物2几何形状1.焊缝于母材的连接处焊缝高低、宽窄及结晶鱼鳞波纹应均匀变化可用测量尺2.焊缝形状和尺寸急剧变化的部位3焊接缺陷1.整条焊缝和热影响区
25、附近2.重点检查焊缝的接头部位，收弧部位及形状和尺寸突变部位1.无裂纹、夹渣、焊瘤、烧穿等缺陷2.气孔、咬边应符合有关标准规定1.接头部位易产生焊瘤、咬边等缺陷2.收弧部位易产生弧坑裂纹、夹渣和气孔等缺陷4伤痕补焊装配拉筋板拆除部位无缺陷及遗留焊疤无表面气孔、裂纹、夹渣、疏松等缺陷无缺陷及遗留焊疤母材引弧部位13.焊接安全要求：一一般规定1严格遵守一般焊工安全操作规程和有关电石、乙炔发生器、溶解乙炔气瓶，水封安全器、橡胶软管、氧气瓶的安全使用规则和焊(割)炬安全操作规程。2乙炔站应由专人操作，遵守乙炔站安全运行规程。3工作前或乙炔站停工时间较长再工作时，必须检查所有设备。乙炔发生器，氧化瓶及橡
26、胶软管的接头，阀门及紧固件均应紧固牢靠，不准有松动、破损和漏气现象。氧气瓶及其附件，橡胶软管，工具上不能沾染油脂的泥垢。4检查设备、附件及管路漏气时，只准用肥皂水试验。试验时，周围不准有明火，不准抽烟。严禁用火试验漏气。5氧气瓶、乙炔发生器(或乙炔气瓶)与明火间的距离应在10米以上。如条件限制也不准小于5米，并应采取隔离措施。6禁止用易产生火花的工具去开启氧气或乙炔气阀门。7气瓶设备管道冻结时，严禁用火烤或用工具敲击冻块。氧气阀或管道要用40的温水溶化，乙炔发生器、回火防止器及管道可用热水或蒸气加热解冻，或用2330氯化纳热水溶液解冻，保温。8焊接场地应备有相应的消防器材。露天作业时应防止阳光
27、直射在氧气瓶或乙炔发生器上。9压力容器及压力表，安全阀，应按规定定期送交校验和试验。检查、调整压力器件及安全附件，应取出电石篮，采取措施，消除余气后才能进行。10工作完毕或离开工作现场时，要拧上气瓶的安全帽，收拾现场，把气瓶和乙炔发生器放在指定地点。下班时应卸压、放水、取出电石篮。二电石1贮存地点必须干燥，通风良好。电石桶应密封，桶上涂写“电石桶”和“禁止用水消火等字样。室内禁止烟火及存放或敷设水管水沟。坏电石桶不准存于室内。乙炔瓶与电石不得同室存放。2电石桶的搬动应轻搬轻放，不准扔甩，以免产生火花，引起爆炸。雨天禁止淋雨搬运。3取装电石和砸碎电石时，操作者应戴手套，口罩租眼镜，防止打碎的电石
28、进入眼中。4电石起火要用干砂或二氧化碳灭火器。禁止用泡沫、四氯化碳灭火机或水消火。电石粒末只能在露天销毁。三乙炔发生器1罩炔发生器本体外部应涂写“危险！”“乙炔发生器！”字样。2移动式小型乙炔发生器，须用胶轮或装有弹簧装置的手推车搬运。搬运时应先卸压。3乙炔发生器的零件(特别是内壁)不得用纯铜(即紫铜)制作，避免产生乙炔铜，引起爆炸，可以用含铜量在70以下的铜合金。防爆膜(片)禁止用铜片或铁片代替。防爆片至少每年更换一次。4封闭式乙炔发生器，必须设置准确灵敏的压力表、安全阀。放入电石前，先检查发气室内的给水器和出气管是否畅通，热后放入电石。电石块度大小要适当，禁止用电石碎末。当电石块度较小时，必须采用带空心的电石篮，以免温升过高过急。电石篮放入位置应符合规定。5乙炔发生器的压力要保持正常，水必须保持清洁，电石分解的灰浆要及时用水洗掉。乙炔发生器的发气室温度不得超过80，对于水入式发生器，其冷却水温不得超过50。当温度超过规定时应停止作业。并用冷水喷射降温和加入低温的冷却水。6严禁使用浮桶式乙炔发生器。7移动式乙炔发生器与氧气瓶不可放置在一起，相互间隔要3米以上。8每个乙炔发生器，必须装有水封式回火防止器。工作前应添上净水，保持水位一定高度。每个回火防止器只能供一个焊炬工作。供给两个以上焊炬工作的乙炔发生器
