焊接材料：針對15CrMo鋼的焊（hàn）接性的工（gōng）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（men）選擇了兩種方案進行焊接試驗。

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

　　　焊接材料的化學成分和力（lì）學性能

　　型號（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（qián）準備

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

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

　　試件為水平固定位置，對口間隙為4mm，采用手（shǒu）工（gōng）鎢極氬弧焊沿園周均勻點焊六處，每處點（diǎn）固長度應不小於20mm。焊條按表2的規（guī）範進行烘烤（kǎo）。

　　2 焊條烘烤規（guī）範

　　焊條型號 烘烤溫度 保溫（wēn）時（shí）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（yù）熱，根據Tto-Bessyo等人提出的計算預熱溫（wēn）度公式：

　　To=350√[C]-0.25（℃） 式中（zhōng），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（yīn）此（cǐ）預（yù）熱溫度（dù）選（xuǎn）為（wéi）150℃。采用（yòng）氧-乙（yǐ）炔焰對試件進行加溫，先用測溫筆粗略判斷試件表麵的的溫度（以筆跡顏色變化快慢進行估計（jì）），最後用半導體點溫計測定，測量點至少應選擇三（sān）點，以保證試件整體均達到所要求的預熱溫（wēn）度。

　　焊接時，第一層采用手工鎢極氬弧焊打底，為（wéi）避免仰焊處焊縫背麵產（chǎn）生凹陷（xiàn），送絲時采用內填絲法（fǎ），即焊絲通過對口間隙從管（guǎn）內送入。其餘各層采用焊條電弧（hú）焊，共焊6層（céng），每個焊層一條焊道。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（hàn）接（jiē）電（diàn）流/A 電（diàn）弧電壓（yā）/V 預熱及層間溫度 熱處理（lǐ）規範

　　打底層 鎢板氬弧（hú）焊 ER80S-B2L φ2.4 110 12

　　填充層 焊（hàn）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方案（àn）Ⅱ的焊接工藝參數

　　焊道名（míng）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（yù）熱（rè）及層間溫度 熱處理規範

　　打底層 鎢（wū）板氬弧焊 ER80S-B2L φ2.4 110 12

　　填（tián）充層 焊條電弧焊 E309Mo-16 φ3.2 90～95 22～24 / /

　　蓋麵（miàn）層 焊條電弧焊 E309Mo-16 φ3.2 90～95 22～24

　　接時，層間溫度應不低於150℃，為防止（zhǐ）中斷焊接而引起試件的降溫，施焊時應由二名焊工交（jiāo）替操作，焊後應立即采取保溫緩（huǎn）冷措施。

　　焊（hàn）接工藝評定試驗

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

　　　4 焊接工藝評定試驗結果

　　

　　試驗方案 拉伸試驗 彎曲試驗（yàn） 衝擊（jī）韌性試驗aky（J/cm2）

　　抗拉強度δb/Mpa 斷裂部位 彎曲（qǔ）角度（dù） 麵彎 背彎 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（mǔ）材 50。 合（hé）格 合（hé）格 79.4 109.2 96.7

　　從拉伸試驗（yàn）結果可知，兩種方案的拉伸試樣全部斷在母材，說明焊縫（féng）的抗拉強（qiáng）度高（gāo）於母（mǔ）材；彎曲試驗全部合格，說明焊縫的塑性較好。根據（jù）表5中的衝擊韌性試驗結果可知，方案Ⅰ的衝擊（jī）韌性（xìng）明顯高於方案Ⅱ，證明方案（àn）Ⅰ的（de）焊後熱（rè）處理規範比較理想，高溫（wēn）回火不僅達（dá）到了改善接頭組織和性（xìng）能目的，而且（qiě）使韌性與強度配合適當。從室溫機械性能結果可知，所推薦的（de）兩種焊接工藝方案均可用於（yú）現場施（shī）工。方案Ⅰ采用了與母（mǔ）材成分接近的焊條，焊縫性（xìng）能同母材匹配（pèi），焊縫應具（jù）有較高的熱強性，焊縫在高溫下長期使用不易破壞。難點是焊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（hàn）縫性能下降。方（fāng）案Ⅱ采用了奧氏體（tǐ）不鏽鋼焊（hàn）條施焊，雖然（rán）可以省去焊後熱處理，但由（yóu）於（yú）焊縫與（yǔ）母材膨脹係數不同，長期高溫工作時可發生碳的擴散遷移現象，容易（yì）導致焊（hàn）縫在熔（róng）合區發生破（pò）壞。因此，從使用（yòng）可靠（kào）性考慮（lǜ），現場采（cǎi）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焊接方案均為可行。為了保證焊縫性能同母材匹配且具有（yǒu）較高的熱強性，采用方案Ⅰ效果更佳，關鍵是要嚴格控製焊後熱處（chù）理工（gōng）藝。

　　方案Ⅱ雖可省去焊後熱處理，但（dàn）焊縫在高溫下發生碳的遷移擴散而導致焊縫破壞的可能性不（bú）容忽視，因（yīn）此，隻有在焊後無法進行熱處理時（shí）才慎重采用。