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15Mo3的合金元素分析及焊接工艺措施

发布时间:2015-10-12   点击次数:1151次

我公司研制的3050kW燃煤电厂锅炉给水泵用最小流量控制阀,材料为15Mo3耐热钢,组焊结构。15Mo3属于珠光体耐热钢,其金相组织为珠光体 +铁素体,在焊接过程中易产生冷、热裂纹,而且热影响区易脆化,因此对15Mo3材料焊接工艺的研究是制造最小流量控制阀门的关键。

一、15Mo3的合金元素分析

15Mo3钢的合金元素主要以固溶体和化合物两种形式存在于钢中。碳是碳化物的形式存在于钢中,它可以提高强度及淬硬性。含碳量的高低,对可焊性、焊接热裂纹的敏感性、热影响区裂纹倾向等均有明显的影响。铬在钢中主要可提高钢的抗氧化能力,还可提高钢的耐腐蚀性,但由于碳元素与铬的亲和力较大,易形成铬的碳化物,因而对抗氧化性极为不利。硅溶入铁素体中起固溶强化作用,但它的有害作用是增加了回火脆性及晶粒长大倾向使焊接性能下降。

15Mo3钢中除 CSiCr元素外,还含有Mn Mo等合金元素。这些元素提高了钢的机械性能、抗氧化性和热强性能。但通过碳当量的分析,这些元素在不同程度上对焊接性能产生影响。15Mo3的碳当量可根据国际焊接学会推荐的碳当量经验公式求出的。

二、15Mo3的工艺措施

15Mo3钢由于在焊接过程中温度分布不均,造成了温度应力和相变形成的组织应力。又由于焊后冷却速度快,可能出现部分马氏体组织而增加脆性 。这些都是产生冷、热裂纹及热 影响区脆化的主要原因。施焊时我们采取了以下工艺措施:

(1)焊前退火处理,用以降低硬度,消除内应力,减少裂纹倾向。

(2)焊前预热,可减小焊后的冷却速度,改善接头的刚性,增加近缝区的塑性,降低组织应力,减少焊接的可淬性,同时降低了氢在近缝区的含量,提高抗裂能力。预热温度、板厚与碳当量有直接联系,碳当量越高、板越厚时,要求预热温度也越高。经过小铁研式抗裂性试验,确定了预热 温度为 250~300~C

(3)焊后退火处理,减小焊后的冷却速度,减少可淬性,消除焊接应力,降低氢的析集作用,防止焊接裂纹。

(4)防止过热,可提高焊接接头的塑性 ,提高焊缝的机械性能采取减少线能量即小电流焊接,短弧操作,焊后保温缓冷,避免出现马氏体。

三、其他

(1)焊接材料的选择,应力求使焊缝材料的 化学成分与母材接近,以保证耐热、耐腐蚀等使用性能的要求。我们选用的热t07电焊条是低氢型焊条,其化学成分和机械性能15Mo3钢接近,冲击韧性和延伸率较高,抗裂性好,可以保证15Mo3锕的使用性能要求。

(2)J07焊条焊前必须进行 350"C烘干, 保温 2小时,随烘随用。

(3)清除坡口和两侧的水、油污、锈蚀及氧化皮等异物。

(4)直流电源 ,焊条接正极经过工艺试验和生产实践对焊缝100射线探伤检查,全部符合 GB33238.2的Ⅱ级标准,达到阀门设计的各项技术要求。最小流量控制阀已经部级鉴定合格。

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