焊接材料：針對15CrMo鋼的焊接性的工作特點，根據以往的經驗（yàn），參照國外提供的焊接工（gōng）藝卡，我們選擇（zé）了兩（liǎng）種方案進行焊接試驗。

　　方案Ⅰ：焊接預熱，采用ER80S-B2L焊絲，T1G焊打底，E8018-B2焊條，焊條電弧焊蓋麵，焊後進行局部熱處理。方案Ⅱ：采用（yòng）ER80S-B2L焊絲，T1G焊打底，E309Mo-16焊（hàn）條，焊條填充電弧（hú）焊蓋麵，焊後不進行熱處理（lǐ）。焊絲和焊條的化學成分及力學性能（néng）見表1。

　　　焊接材料的（de）化學成分和（hé）力學性能

　　型（xíng）號（hào） C Mn Si Cr Ni Mo S P δb/Mpa δ,%

　　ER80S-B2L≤0.05 0.70.41.2 ＜0.20.5 ≤0.025 ≤0.025 ≤500 25

　　E8018-B2 0.070.7 0.3 1.1 0.5 ≤0.04 ≤0.03 550 19

　　E309Mo-16≤0.12 0.5～2.5 0.9 22.0～25.0 12.0～14.0 2.0～3.0≤0.025≤0.035 550 25

　　焊前準備

　　試件（jiàn）采（cǎi）用15CrMo鋼管,規格為φ325×25，坡口型式及尺寸見圖（tú）1。

　　焊前（qián）用角向磨光機將坡口內外及坡口（kǒu）邊緣50mm範圍內打磨至露出金屬光澤，然後用丙酮清洗幹淨。

　　試件為（wéi）水平固定位置，對口間（jiān）隙為4mm，采（cǎi）用手工鎢極（jí）氬弧焊沿園周均勻點（diǎn）焊六處，每處點固長度應不小於20mm。焊條按表2的規範進行（háng）烘烤。

　　2 焊條烘烤規（guī）範

　　焊條型號 烘烤（kǎo）溫（wēn）度（dù） 保溫時間

　　E8018-B2 300 ℃ 2h

　　E309Mo-16 150 ℃ 1.5h

　　　3 焊接工藝參數

　　按方案Ⅰ焊前需進行預熱，根據Tto-Bessyo等人提出的（de）計算預熱溫度公式：

　　To=350√[C]-0.25（℃） 式中，To——預熱溫度（dù），℃。

　　[C]=[C]x [C]p [C]p=0.005S[C]x

　　[C]x=C （Mn Cr）/9 Ni/18 7Mo/90 式中，

　　[C]x——成分碳當量；

　　[C]p——尺寸碳當量； S——試件厚度（本文中S=25mm）;

　　[C]x=C （Mn Cr）/9 7/90Mo=0.361

　　[C]p=0.045 則To=138℃

　　因此預熱溫度選為150℃。采用氧-乙炔焰對試件（jiàn）進行加（jiā）溫，先用測溫筆粗（cū）略判斷試（shì）件（jiàn）表麵的的溫度（以筆跡顏色變化快慢進（jìn）行估計），最後用（yòng）半導體（tǐ）點溫（wēn）計測定，測量點至少應選擇三點，以保證試件整體均達到所要求的預熱溫度。

　　焊接時，第一層采用（yòng）手工鎢極氬（yà）弧焊打底，為避（bì）免仰焊處焊縫背麵產生凹陷，送絲時采用內填絲（sī）法（fǎ），即焊絲通過對口間隙（xì）從管內送入。其餘各層（céng）采用焊條電弧焊（hàn），共焊6層，每個焊（hàn）層一條焊道。方案Ⅰ和方案Ⅱ的焊接工藝參數見表3、4。按方案Ⅰ焊

　　3 方案Ⅰ的焊接工藝參數

　　焊道名稱 焊接方法 焊接材料 焊材規（guī）格/mm 焊接電流/A 電弧電壓/V 預熱及（jí）層間溫度 熱處理規範

　　打底層 鎢板氬弧（hú）焊（hàn） ER80S-B2L φ2.4 110 12

　　填充層 焊條電弧焊 E8018-B2 φ3.2 5 85～90 23～25150℃ 715。×75min

　　蓋麵層 焊條電弧（hú）焊 E8018-B2 φ3.2 5 85～90 23～25

　　3方案Ⅱ的焊接工藝參數

　　焊道名稱 焊接方法 焊接材料 焊材規格/mm 焊接電流/A 電弧電壓/V 預熱及層間（jiān）溫度 熱處理規範

　　打底層 鎢板氬弧焊 ER80S-B2L φ2.4 110 12

　　填充層 焊條電弧焊 E309Mo-16 φ3.2 90～95 22～24 / /

　　蓋麵層 焊條電弧焊 E309Mo-16 φ3.2 90～95 22～24

　　接（jiē）時（shí），層間溫度應不低於150℃，為防止中斷焊接而引起試件的降溫（wēn），施焊時應由二名焊工交替操（cāo）作，焊後應立即采取保溫緩（huǎn）冷措施。

　　焊接工藝評定試（shì）驗

　　試件焊後按JB4730-94《壓（yā）力容器無損檢測》標準進行100%的（de）超聲波探傷檢驗，焊縫（féng）Ⅰ級合格。按JB4708《鋼（gāng）製壓力容器焊接工藝評定》標準進行焊接工藝評定試驗。評定結果見表5。

　　　4 焊接工藝評定試驗（yàn）結（jié）果

　　

　　試驗方案 拉伸（shēn）試驗 彎曲試驗 衝（chōng）擊韌性（xìng）試驗aky（J/cm2）

　　抗拉強度δb/Mpa 斷裂部位 彎曲角（jiǎo）度 麵彎（wān） 背（bèi）彎 焊縫 熔合線 熱影響區(HAZ)

　　方案Ⅰ 550/530 母材 50。 合格 合格 84.8 162 135.6

　　方案（àn）Ⅱ 525/520 母材（cái） 50。 合格 合格 79.4 109.2 96.7

　　從拉伸試驗結果可知，兩種方案的（de）拉伸（shēn）試樣全部斷在母材，說明焊縫的抗拉強度高於母材；彎曲試驗全部合格，說明焊（hàn）縫（féng）的塑性較好。根據表5中的衝（chōng）擊韌性（xìng）試驗結果可知，方案Ⅰ的衝擊（jī）韌性明顯高於方案Ⅱ，證明方案Ⅰ的焊後熱處理規範（fàn）比較理想，高溫回火不僅達到了改善接頭組織和性（xìng）能目的，而且使韌性與強（qiáng）度配合適當。從室溫機械性能結果可知，所推薦的（de）兩種焊接（jiē）工藝方（fāng）案均（jun1）可用於現場施工。方案Ⅰ采用了與母（mǔ）材成分接近的焊條，焊縫性能同母材匹配（pèi），焊縫應具有較高的（de）熱強（qiáng）性，焊縫在（zài）高溫（wēn）下長期使（shǐ）用不易破壞。難（nán）點是焊（hàn）後熱處理規範較為嚴格，回火溫度和保溫時間及加熱和冷卻速度控製不當反而會引起焊縫性能下降。方案Ⅱ采用了奧氏體不鏽鋼焊條施焊，雖然可以省去焊後熱處理，但由於焊縫與母材膨脹（zhàng）係（xì）數不同，長期高溫工作時可發生碳的擴散遷移現象，容易導致焊縫在熔合區發生破壞。因此，從使用可靠性考慮，現場采用方案Ⅰ施（shī）焊更為（wéi）穩妥。

　　結論

　　15CrMo鋼厚壁高壓管的焊接采用兩種焊接方案均為可（kě）行。為了保證焊縫性能同（tóng）母材匹配且具有較高的熱強性，采用方案Ⅰ效果更佳，關鍵是要（yào）嚴格（gé）控製焊後熱處理工（gōng）藝。

　　方案Ⅱ雖可（kě）省去焊後熱處理，但焊縫在高溫下發生碳的遷（qiān）移擴散而導致焊縫破壞的可能性不容忽視，因此，隻有在焊後無（wú）法進（jìn）行熱處理時才慎重采用（yòng）。