15Mo3鋼焊接存在的問題及采取的工藝措施

    我公司研制的30～50萬kW燃煤電廠鍋爐給水泵用最小流量，材料為15Mo3耐熱鋼，組焊結(jié)構(gòu)。15Mo3屬于珠光體耐熱鋼，其金相組織為珠光體 +鐵素體，在焊接過程中易產(chǎn)生冷、熱裂紋，而且熱影響區(qū)易脆化，因此對15Mo3材料焊接工藝的研究是制造最小流量控制閥門的關(guān)鍵。

    1、15Mo3材料焊接性能的分析

    15Mo3鋼的化學(xué)成分及機(jī)械性能見表 1， 其合金元素主要以固溶體和化合物兩種形式存在于鋼中。碳是碳化物的形式存在于鋼中，它可以提高強(qiáng)度及淬硬性。含碳量的高低，對可焊性 、 焊接熱裂紋的敏感性、熱影響區(qū)裂紋傾向等均 有明顯的影響。鉻在鋼中主要可提高鋼的抗氧化能力，還可提高鋼的耐腐蝕性，但由于碳元素與鉻的親和力較大，易形成鉻的碳化物，因而對抗氧化性極為不利。硅溶入鐵素體中起固溶強(qiáng)化作用，但它的有害作用是增加了回火脆性及晶粒長大傾向使焊接性能下降。

    在15Mo3鋼中除 C、Si、Cr元素外，還含有Mn Mo等合金元素。這些元素提高了鋼的機(jī)械性能、抗氧化性和熱強(qiáng)性能。但通過碳當(dāng)量的分析，這些元素在不同程度上對焊接性能產(chǎn)生影響。15Mo3的碳當(dāng)量可根據(jù)國際焊接學(xué)會(huì)推薦的碳當(dāng)量經(jīng)驗(yàn)公式求出的。

    2 焊接 15Mo3的工藝措施

    15Mo3鋼由于在焊接過程中溫度分布不均，15Mo3鋼焊接存在的問題及采取的工藝措施造成了溫度應(yīng)力和相變形成的組織應(yīng)力。又由于焊后冷卻速度快，可能出現(xiàn)部分馬氏體組織而增加脆性 。這些都是產(chǎn)生冷、熱裂紋及熱 影響區(qū)脆化的主要原因。施焊時(shí)我們采取了以下工藝措施：

    (1)焊前退火處理 ，用以降低硬度 ，消除內(nèi) 應(yīng)力，減少裂紋傾向。

    (2)焊前預(yù)熱 ，可減小焊后的冷卻速度 ，改善接頭的剛性，增加近縫區(qū)的塑性，降低組織應(yīng)力，減少焊接的可淬性，同時(shí)降低了氫在近縫區(qū)的含量，提高抗裂能力。預(yù)熱溫度、板厚與碳當(dāng)量有直接聯(lián)系，碳當(dāng)量越高、板越厚時(shí) ，要求預(yù)熱溫度也越高。的壁厚，經(jīng)過 小鐵研式抗裂性試驗(yàn)，確定了預(yù)熱 溫度為 250~300~C。

    (3)焊后退火處理，減小焊后的冷卻速度，減少可淬性，消除焊接應(yīng)力，降低氫的析集 作用，防止焊接裂紋。

    (4)防止過熱 ，可提高焊接接頭的塑性 ，提高焊縫的機(jī)械性能 采取減少線能量即小電流 焊接，短弧操作，焊后保溫緩冷，避免出現(xiàn)馬氏體。

    3 其他

    (1)焊接材料的選擇 ，應(yīng)力求使焊縫材料的 化學(xué)成分與母材接近，以保證耐熱 、耐腐蝕等使用性能的要求。我們選用的熱 t07電焊 條是低 氫型焊條，其化學(xué)成分和機(jī)械性能 (表 3)與 15Mo3鋼接近，沖擊韌性和延伸率較高，抗裂性好，可以保證15Mo3錒的使用性能要求。

    (2)熱 J07焊條焊前必須進(jìn)行 350"C烘干， 保溫 2小時(shí)，隨烘隨用。

    (3)清除坡口和兩側(cè)的水、油污、銹蝕及氧化皮等異物。

    (4)直流電源 ，焊條接正極經(jīng)過工藝試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐對焊縫100射線探傷檢查，全部符合 GB3323～8．2的Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到閥門設(shè)計(jì)的各項(xiàng)技術(shù)要求。最小流量控制閥已經(jīng)部級鑒定合格。