CN104551337A - 30CrMo耐热钢管道焊接施工方法 - Google Patents

30CrMo耐热钢管道焊接施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种30CrMo耐热钢管道焊接施工方法，特别是一种应用于高压管道焊接领域的30CrMo耐热钢管道焊接施工方法。发明提供一种焊接质量高，可以有效保证焊接后的液压管路系统安全承受其工作压力的30CrMo耐热钢管道焊接施工方法。包括以下几个步骤，对待焊接的管道进行清洗；对待焊接的管道进行预热；在待焊接的管道上加工焊接坡口；对管道进行焊接；对完成焊接后的管道进行热处理；采用焊前预热的方法可有效的防止氢致延迟裂纹。由于管道焊接打底焊缝容易产生焊接缺陷，同时厚壁管焊接缺陷返修困难，因此在打底焊接完成后对焊缝进行一次无损检测，确保无返修缺陷后再进行填充和盖面焊接。采用研磨工艺可以消除高压管道的密封面不均匀间隙的缺陷。

Description

30CrMo耐热钢管道焊接施工方法
技术领域
本发明涉及一种30CrMo耐热钢管道焊接施工方法，特别是一种应用于高压管道焊接领域的30CrMo耐热钢管道焊接施工方法。
背景技术
由我国自主设计建造，目前世界上最大的模锻压机，800MN模锻压机，是关系国家经济命脉的重大工程项目，主要为解决航空工业大型整体结构件毛坯的瓶颈，促进大型模锻件制造技术的消化、吸收和创新，为我国大型飞机的研发创造条件。飞行器中的主要承力构件多是由锻件制成的，大型锻件是机体结构的“脊梁”，它所选用的结构型式，材料以及性能与质量，在很大程度上直接决定了飞机使用的可靠性、寿命与成本。
由于缺乏大型模锻装备，我国生产的航空大锻件在制成零件后的材料利用率平均在5～15％之间，材料消耗是国外的2～3倍。锻件的组织性能和冶金质量不稳定，技术质量指标超差问题时有发生。我国的航空工业显然已严重受制于人。因此我们必须尽快改变目前的落后状况，站在新的起点上，坚持国防建设的自力更生。
该压机工程技术要求非常高、结构极其复杂、安装难度特大。支撑压力机的控制系统核心是液压系统。液压系统中的高压和超高压管道的制作和安装尤为重要，因此对该液压系统管道安装的技术要求非常高、安装难度非常大。本项目液压系统分别由工作压力45MPa和70MPa，壁厚主要为80mm和120mm的管道组成，管道材质采用30CrMo，管道连接方式主要采用焊接和局部法兰连接。高压管道总长为2186m，重436吨，低压高道总长7855m，重109.36吨。在现有技术中还没有一种焊接质量高，可以有效保证焊接后的液压管路系统安全承受其工作压力的30CrMo耐热钢管道焊接施工方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种30CrMo耐热钢管道焊接施工方法，其特征在于：包括以下几个步骤，
A、对待焊接的管道进行清洗；
B、对待焊接的管道进行预热；
C、在待焊接的管道上加工焊接坡口；
D、对管道进行焊接；
E、对完成焊接后的管道进行热处理。
进一步的是，在D步骤中，先采用钨极氩弧焊进行打底焊，再采用手工电弧焊的方法进行填充焊，最后采用手工电弧焊的方法进行盖面焊。
进一步的是，在打底焊接完成后对焊缝进行无损检测。
进一步的是，在打底焊前，先沿管道圆周均匀选择三点以上进行点焊。
进一步的是，沿管道圆周均匀选择六点进行点焊，并且每个点焊的长度大于等于20mm。
进一步的是，所述B步骤中预热温度的范围为200℃～250℃。
进一步的是，当管道的管径小于89mm时采用火焰加热的方法进行预热，当管道的管径大于等于89mm时采用加热板和热电偶进行预热。
进一步的是，在热处理完成后对焊缝进行无损检测。
进一步的是，在E步骤进行前，将管道两端的管口封闭。
进一步的是，在E步骤完成后对管道法兰连接处的密封面进行研磨。
本发明的有益效果是：采用焊前预热的方法可有效的防止氢致延迟裂纹。由于管道焊接打底焊缝容易产生焊接缺陷，同时厚壁管焊接缺陷返修困难，因此在打底焊接完成后对焊缝进行一次无损检测，确保无返修缺陷后再进行填充和盖面焊接。由于火焰加热易造成升温不均匀,固管径φ89以上的焊口用加热板和热电偶进行加热。采用研磨工艺可以消除高压管道的密封面不均匀间隙的缺陷，从而达到对焊接变形后管道法兰连接处密封面的有效控制。焊缝热处理前，将管道两端的管口封闭，防止管内气体流动，可以提高热处理的质量。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明。
为解决上述技术问题，本发明采用的0CrMo耐热钢管道焊接施工方法，其特征在于：包括以下几个步骤，
A、对待焊接的管道进行清洗；
B、对待焊接的管道进行预热；
C、在待焊接的管道上加工焊接坡口；
D、对管道进行焊接；
E、对完成焊接后的管道进行热处理。
对待焊接的管道进行清洗，以去除管材表面的油污等杂质。为了保证焊接质量，坡口的加工采用机械加工方式，厚壁管的对接焊缝开U型坡口。采用焊前预热的方法可有效的防止氢致延迟裂纹。通过对完成焊接后的管道进行热处理来调整焊接后接缝处的硬度，其中E步骤中的热处理参数按以下数据设定：
热处理温度：625℃加热速率：400℃以下不控制，400℃以上加热速率不超过5125/t℃/h(t为壁厚，mm)，且不大于260℃/h恒温时间：2.4min/mm壁厚，且最少2小时冷却速率：不超过6500/t℃/h(t为壁厚，mm)，且不大于260℃/h，降温至400℃以下后自然冷却。热处理后的焊缝，在完全冷却后即可进行硬度检测，被测点的表面应打磨光滑，干净并且无油污。检测区域为焊缝、母材、热影响区。热处理后的硬度值不应大于母材硬度值的125％，如硬度检测值超标，则应重新进行热处理。由于珠光体和马氏体耐热钢具有形成延迟裂纹的倾向，因此，焊后必须立即进行热处理，如因故不能立即对焊缝进行局部热处理时，则必须进行中间热处理或消氢处理。消氢处理的方法与局部热处理相同，消氢处理温度为250～300℃，恒温1小时。
在D步骤中，先采用钨极氩弧焊进行打底焊，再采用手工电弧焊的方法进行填充焊，最后采用手工电弧焊的方法进行盖面焊。为避免仰焊处焊缝背面产生凹陷，送丝时采用内填丝法，即焊丝通过对口间隙从管内送入。30CrMo管道进行钨极氩弧焊打底采用焊丝为：H18CrMoA；填充和盖面手工电弧焊焊条为757Ni焊条，该焊条的粘性过强，熔池很稀，采用调大电焊机的推力电流的方法，确保焊机的操作性得到改善，解决了粘性过大的技术难题。采用直流反接，可进行全位置焊接。焊前焊条须经350～400℃烘焙1小时，随烘随用。
在打底焊接完成后对焊缝进行无损检测。。由于管道焊接打底焊缝容易产生焊接缺陷，同时厚壁管焊接缺陷返修困难，因此在打底焊接完成后对焊缝进行一次无损检测，确保无返修缺陷后再进行填充和盖面焊接。
在打底焊前，先沿管道圆周均匀选择三点以上进行点焊。
沿管道圆周均匀选择六点进行点焊，并且每个点焊的长度大于等于20mm。
所述B步骤中预热温度的范围为200℃～250℃。采用氧－乙炔焰加热器对管材进行加温，先用测温笔粗略判断试件表面的温度，以笔迹颜色变化快慢进行估计，最后用半导体点温计测定，测量点至少应选择三点，以保证试件整体均达到所要求的预热温度。
当管道的管径小于89mm时采用火焰加热的方法进行预热，当管道的管径大于等于89mm时采用加热板和热电偶进行预热。由于火焰加热易造成升温不均匀,固管径φ89以上的焊口用加热板和热电偶进行加热。
热处理完成后对焊缝进行无损检测。通常焊缝检测方法使用射线探伤，并达到100％RT探伤一级合格。但因管道管径小，管壁极厚，最厚达到120mm，若采用射线探伤，焊缝检测质量难以保证。在本申请管道安装工程中，总共有600多道焊口需要检测，即使采用加速器射线探伤源，一道焊口的探伤检测时间也需要8个小时，即使每天24小时不间断检测，那么，检测完所有的焊缝也需花费200多天。综上所述，无论是检测质量还是工期等方面，射线探伤检测技术都不能满足要求，因此本工程采用衍射时差法超声检测技术，以满足了超宽、超厚管道焊缝的质量检测，使工作效率大为提高。
在E步骤进行前，将管道两端的管口封闭。将管道两端的管口封闭，防止管内气体流动，可以提高热处理的质量。
在E步骤完成后对管道法兰连接处的密封面进行研磨。采用研磨工艺可以消除高压管道的密封面不均匀间隙的缺陷，从而达到对焊接变形后管道法兰连接处密封面的有效控制。

Claims (10)

1.30CrMo耐热钢管道焊接施工方法，其特征在于：包括以下几个步骤，
A、对待焊接的管道进行清洗；
B、对待焊接的管道进行预热；
C、在待焊接的管道上加工焊接坡口；
D、对管道进行焊接；
E、对完成焊接后的管道进行热处理。
2.如权利要求1所述的30CrMo耐热钢管道焊接施工方法，其特征在于：在D步骤中，先采用钨极氩弧焊进行打底焊，再采用手工电弧焊的方法进行填充焊，最后采用手工电弧焊的方法进行盖面焊。
3.如权利要求2所述的30CrMo耐热钢管道焊接施工方法，其特征在于：在打底焊接完成后对焊缝进行无损检测。
4.如权利要求2所述的30CrMo耐热钢管道焊接施工方法，其特征在于：在打底焊前，先沿管道圆周均匀选择三点以上进行点焊。
5.如权利要求4所述的30CrMo耐热钢管道焊接施工方法，其特征在于：沿管道圆周均匀选择六点进行点焊，并且每个点焊的长度大于等于20mm。
6.如权利要求1所述的30CrMo耐热钢管道焊接施工方法，其特征在于：所述B步骤中预热温度的范围为200℃～250℃。
7.如权利要求1所述的30CrMo耐热钢管道焊接施工方法，其特征在于：当管道的管径小于89mm时采用火焰加热的方法进行预热，当管道的管径大于等于89mm时采用加热板和热电偶进行预热。
8.如权利要求1所述的30CrMo耐热钢管道焊接施工方法，其特征在于：在热处理完成后对焊缝进行无损检测。
9.如权利要求1所述的30CrMo耐热钢管道焊接施工方法，其特征在于：在E步骤进行前，将管道两端的管口封闭。
10.如权利要求1所述的30CrMo耐热钢管道焊接施工方法，其特征在于：在E步骤完成后对管道法兰连接处的密封面进行研磨。
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