焊接材料：針對15CrMo鋼的（de）焊接性的工作（zuò）特點，根據以往的經驗，參照國外提供的焊接工藝卡，我們選擇（zé）了兩種方案進行焊接試驗。

　　方（fāng）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（hòu）進行局部熱處理。方案Ⅱ：采用ER80S-B2L焊絲（sī），T1G焊打底，E309Mo-16焊（hàn）條，焊條填（tián）充電弧焊蓋麵，焊後不進行熱處理。焊絲和焊條的化學成分及（jí）力學性能見表1。

　　　焊接（jiē）材料的化學（xué）成分和力學性能

　　型號 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（shì）件采用15CrMo鋼管,規格為φ325×25，坡口型式及尺寸見圖1。

　　焊前用角向磨（mó）光機將坡口內外（wài）及坡口邊緣50mm範圍內打磨至露出（chū）金屬光澤，然後用丙酮（tóng）清洗幹淨。

　　試件（jiàn）為水平固定位置，對口間隙為4mm，采用手（shǒu）工鎢極氬弧焊沿（yán）園（yuán）周均勻（yún）點焊六處，每處點固長度應不小於20mm。焊條按表2的（de）規範進（jìn）行（háng）烘烤。

　　2 焊條烘烤規範

　　焊條型號 烘烤（kǎo）溫度 保溫（wēn）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等人提出的計算預熱溫度公式：

　　To=350√[C]-0.25（℃） 式（shì）中，To——預熱溫度，℃。

　　[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（fèn）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-乙炔焰對試件進行加溫，先用測（cè）溫筆粗略判（pàn）斷試件表麵的的溫度（以筆跡顏色變（biàn）化快慢（màn）進行估計），最後用（yòng）半導體點溫計測定（dìng），測量點至（zhì）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（dì）一層采用手工鎢（wū）極氬（yà）弧焊打底，為避免仰焊處焊縫背麵產生凹陷，送絲時采用內填絲法，即焊絲通過對（duì）口間隙從管內送入。其餘各（gè）層采用焊條電弧焊，共焊6層，每個（gè）焊層一條焊道。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 焊材規格/mm 焊接電流/A 電（diàn）弧電壓/V 預熱及層間溫度 熱處理規範

　　打底層（céng） 鎢（wū）板氬弧焊（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 焊條電弧焊 E8018-B2 φ3.2 5 85～90 23～25

　　3方（fāng）案Ⅱ的（de）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（lǐ）規範

　　打底層 鎢板氬弧焊 ER80S-B2L φ2.4 110 12

　　填充（chōng）層 焊條電（diàn）弧焊 E309Mo-16 φ3.2 90～95 22～24 / /

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

　　接時，層間溫度應不低於150℃，為防止中斷焊接而引起試件（jiàn）的降（jiàng）溫，施焊時（shí）應由二名焊工交替操作，焊後應立即采取保溫緩冷措施。

　　焊接工藝評定試驗

　　試件焊後按JB4730-94《壓力容器無（wú）損檢測》標準進行100%的超聲波探傷檢驗，焊縫Ⅰ級合格。按JB4708《鋼製壓力容器焊（hàn）接工藝評（píng）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（píng）定試驗結果

　　

　　試驗方案 拉伸試驗 彎曲試驗 衝擊韌性試驗aky（J/cm2）

　　抗拉強度δb/Mpa 斷裂部位 彎曲（qǔ）角度 麵彎 背彎 焊縫 熔合線（xiàn） 熱影響區(HAZ)

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

　　方案Ⅱ 525/520 母（mǔ）材 50。 合格（gé） 合格 79.4 109.2 96.7

　　從拉伸試驗結（jié）果可知，兩種方（fāng）案（àn）的拉伸試樣全部斷在母材，說明焊縫的抗拉強度高於母材（cái）；彎曲試驗全部合格，說明焊縫（féng）的塑性較好。根據表5中的衝擊韌性試驗結（jié）果（guǒ）可知，方案Ⅰ的衝擊韌性明（míng）顯高於方案Ⅱ，證明方（fāng）案Ⅰ的焊後熱處（chù）理規範比較理想，高溫回火不僅達到了（le）改善（shàn）接頭組織和性能目的，而且使韌性與強（qiáng）度配合適當。從室溫機械性能（néng）結果可知，所推薦的兩種焊（hàn）接（jiē）工藝方案均可用於現場施工。方案Ⅰ采用了與母（mǔ）材成分接近的焊條，焊縫性能（néng）同母材匹配，焊縫應具有較高（gāo）的熱強性（xìng），焊縫在高溫（wēn）下長期使用（yòng）不易破壞。難點是焊後熱處（chù）理規範較為嚴格，回火溫度和保溫時間及加熱和冷卻速度（dù）控製不當反（fǎn）而會引（yǐn）起焊縫性能下降（jiàng）。方（fāng）案（àn）Ⅱ采用了奧氏體不鏽鋼焊條施焊，雖然可以省去焊後（hòu）熱處理，但由於焊縫與母材膨脹係數（shù）不同，長期高溫工作（zuò）時可發生碳的擴散遷移現象，容易導致焊縫在熔合區（qū）發生（shēng）破壞。因此，從使用可靠性考慮，現場（chǎng）采用方案Ⅰ施焊更為穩妥。

　　結論

　　15CrMo鋼厚壁高壓管的焊接采用兩種（zhǒng）焊接方案均為可行（háng）。為了保（bǎo）證焊縫性能同母材匹配（pèi）且具有較高的熱（rè）強性，采用方案Ⅰ效果更佳，關鍵是（shì）要嚴格（gé）控製焊（hàn）後（hòu）熱處理（lǐ）工藝。

　　方案Ⅱ雖可（kě）省去焊後熱（rè）處理，但焊縫在（zài）高溫下發生（shēng）碳的遷移擴散而導致焊縫破壞的可能性不容忽（hū）視，因此（cǐ），隻有在焊後無法進行熱（rè）處理時才慎重采用。