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12Cr5Mo马氏体不锈钢的焊接方法与流程
12Cr5Mo马氏体不锈钢具有高温强度和高温抗氧化性能,在石油介质中具有很好的耐热性和耐蚀性。但是12Cr5Mo马氏体不锈钢在高温、高压、耐腐蚀强的条件下,焊接性较差,在装置投产运行高温工作环境下可能会因为焊缝的脆性导致管道焊缝产生裂纹,造成严重安全隐患。
目前,在石化安装工程的施工过程中,12Cr5Mo管道焊接一直采用同材质焊接法,即采用化学成分与12Cr5Mo钢母材金属相近的R507焊条焊接,其焊接接头具有与母材相同的组织和极为相近的化学成分,且无明显的熔合线,但采用此焊接方法施焊工序较复杂,焊接控制严格,而且需要一套复杂的热处理工艺,热处理成本较高,同时增加了施工周期,增加了工时。此方法仅适用于大项目的12Cr5Mo耐热钢的焊接,焊口数量较多,管径越大,热处理效率越高,综合效益越高。而且采用此方法得到的焊缝金属机械性能无法满足石化管道的使用要求,使用寿命短。
为了改变目前的这种现状,提高石化环境下的施工效率,降低施工成本,急需一种经济、高效、安全的焊接技术。
技术实现要素:
本发明的一个目的是提供一种12Cr5Mo马氏体不锈钢的焊接方法,其具有焊接工艺操作简单、电弧稳定燃烧、焊缝成型美观、焊缝成形好、易脱渣和熔敷效率高,得到的焊缝金属具有优良的机械性能和力学性能,可以满足石化领域的使用要求。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种12Cr5Mo马氏体不锈钢的焊接方法,包括以下步骤:
步骤一、制备12Cr5Mo马氏体不锈钢坡口,坡口对接装配和对坡口焊接部位进行预热,预热温度为100℃至150℃;
步骤二、使用焊条对坡口焊接处分别进行第一次焊接、第二次焊接和第三次焊接工序;
所述焊条由焊芯和通过粘合剂包裹在焊芯表面的药皮组成,所述焊芯由以下质量百分比的原料组成:
C:0.04~0.10%,
Ni:9~12%,
Cr:5~7%,
Mn:12~16%,
Si:0.4~1.2%,
Ti:0.2~0.5%,
Nb:0.3~0.5%,
V:0.01~0.02%,
Ta:0.005~0.01%,
Zr:0.01~0.02%,
La:0.002~0.008%,
Ce:0.001~0.006%,
Pr:0.005~0.008%,
W:0.02~0.03%,
N:0.01~0.03%,
余量为Fe;
所述药皮按质量百分比由以下组分组成:
金红石:30~45%,
钛白粉:2~4%,
钾长石:3~5%,
云母:5~15%,
碳酸钙:5~15%,
氮化铬铁:4~10%,
电解锰:2~6%,
金属镍:1~4%,
铌铁:1~4%,
氧化镁:0.01~1.5%,
氧化钇:0.01~1.5%
氟硅酸钠:2~4%,
羟丙基甲基纤维素:2~6%,
酚醛树脂:1~3%,
三聚氰胺:1~3%。
优选的是,所述药皮中金红石的组成为:80~100目的质量比大于95%,100~200目的质量比小于5%,80目以下的质量比小于0.5%。
优选的是,所述药皮的制备方法为:
步骤a、按比例称取药皮的组成成分,并将其分成第一组、第二组、第三组混合物,其中第一组混合物包括:金红石、钛白粉、钾长石、云母、碳酸钙、氧化镁、氧化钇;第二组混合物包括:氮化铬铁、电解锰、金属镍、铌铁;第三组混合物包括:氟硅酸钠、羟丙基甲基纤维素、酚醛树脂、三聚氰胺;
步骤b、将第一组、第三组两组混合物分别置于60~80℃反应釜中,加水,向反应釜中通入六氟丙烯气体,保持反应釜中的压力为1~2Mpa,保持时间为15~20h;然后向反应釜中通入四氟乙烯气体,保持反应釜中的压力为0.8~1Mpa,保持时间为10~15h;最后通入偏氟乙烯气体,保持反应釜内的压力为0.1~0.6Mpa,保持时间为5~10h,再烘干,研磨得到第四组、第五组混合物;
步骤c、将步骤b中制得的第四组混合物置于搅拌机中进行第一次搅拌,搅拌的速率为200~400r/min,搅拌时间为2~4h;然后加入第二组混合物进行第二次搅拌,搅拌的速率为400~600r/min,搅拌时间为4~8h;最后加入第五组混合物进行第三次搅拌,搅拌的速率为600~800r/min,搅拌时间为8~12h。
优选的是,所述坡口为Y字形坡口,坡口角度为60°~90°,间隙为2~3mm,钝边1~1.5mm。
优选的是,所述第一次焊接工序中,焊缝的厚度为马氏体不锈钢壁厚的1/3,采用手工钨极氩弧焊,所述手工钨极氩弧焊的焊接参数是:钨极直径为2.4mm;保护气体为氩气,氩气流量为15~20L/min,纯度≥99.99%;背保护气体为氩气,氩气流量为15~20L/min,纯度≥99.99%,背保护气体中氧气含量小于50ppm;焊接电弧电压为15~20V,电流强度为120~150A;焊接速度为100~150mm/min。
优选的是,所述第二次焊接和第三次焊接中,焊缝的厚度均为马氏体不锈钢壁厚的1/3,且在第二次焊接工序之前对第一次焊接处预充氩气60~100s,在第三次焊接工序之前对第二次焊接处预充氩气60~100s;所述第二次焊接、第三次焊接均采用电弧焊,所述电弧焊的工艺参数为:焊接电弧电压为10~12V,焊接电流:130~140A,焊条的走速为5~10mm/min,保护气体为氩气,氩气流量为15~20L/min,纯度≥99.99%。
优选的是,所述第一次焊接、第二次焊接和第三次焊接,每一层焊接层间温度均小于150℃,进行下一次焊接之前均清理焊缝表面的熔渣。
优选的是,在进行焊接工序之前还包括对坡口进行前期处理:先用200~400目砂纸对坡口焊接部位进行打磨40s~60s,接着用800~1000目砂纸对所述焊接部位进行打磨20s~30s,然后置于除油剂中除油,除油剂温度为30~40℃,除油时间为60~100s,最后水洗;所述除油剂由以下重量份的原料组成:磷酸钠10~16份、碳酸钠10~12份、OP-101~2份、硅酸钠20~30份。
优选的是,所述焊条中药皮的质量分数为焊条总重量的40~50%;所述预热采用火焰加热法进行预热,预热时以坡口中心线为基准两侧各100~200mm的范围内均匀进行。
文章来源于:http://www.1cr5mog.com/news/1322.html