鋼管對接水平固定焊技能教學(xué)

李歆

摘要：“固定管焊”是中級焊工焊條電弧焊技能訓(xùn)練的一個重點課題，15CrMo鋼是應(yīng)用最為廣泛的珠光體熱強鋼之一，本文將我校使用15CrMo無縫鋼管進行對接水平固定焊的成功教學(xué)實踐加以總結(jié)，與廣大焊接職業(yè)教育同行交流學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：固定管焊15CrMo鋼技能教學(xué)

前言

15CrMo鋼是應(yīng)用最為廣泛的珠光體耐熱鋼之一，在石油、化工、電力、鍋爐等行業(yè)得到廣泛使用。將兩者結(jié)合起來，進行理論技能一體化教學(xué)，經(jīng)過我校幾年的教學(xué)實踐，教學(xué)效果顯著提高，學(xué)生對以15CrMo為代表的珠光體耐熱鋼的性能、焊接性有了深刻的認(rèn)識，對環(huán)焊縫水平位置固定管子對接焊的技能掌握良好。

1.學(xué)習(xí)目標(biāo)及技能要求

依據(jù)中級焊工技能要求，“固定管焊”課題安排了“水平固定焊”、“垂直固定焊”和“45°固定焊”三個課題，采用單面焊雙面成形焊法，分別訓(xùn)練學(xué)生掌握水平固定管全位置焊接技術(shù)、大直徑管對接垂直固定焊多層多道焊技術(shù)和小直徑管對接45°固定焊技術(shù)。本課題從板對接焊轉(zhuǎn)為管對接水平固定焊，是技能形成過程的重要環(huán)節(jié)。

2.教學(xué)過程設(shè)計

2.1認(rèn)識15CrMo鋼

15CrMo鋼是一種典型的鍋爐用珠光體耐熱鋼。具有足夠的高溫強度和抗高溫氧化性的鋼稱為耐熱鋼，以Cr、Mo為主要合金元素的低合金鋼，其基本組織為珠光體或珠光體+鐵素體，故稱珠光體耐熱鋼。

2.1.115CrMo鋼的特性：15CrMo鋼中的合金元素Mo是主要的強化元素，在鋼中能優(yōu)先溶于固溶體中，引起晶格畸變，使鋼強化；Mo的熔點很高，溶入基體后，可以提高鋼的再結(jié)晶溫度，從而提高了鋼的高溫強度，在500～600℃仍能保持較高的強度。15CrMo鋼中的Cr元素，和氧的親和力比鐵和氧的親和力大，在高溫狀態(tài)下，在金屬表面首先生成比較致密的氧化鉻，形成一層保護膜，可以防止內(nèi)部金屬受到氧化，因此具有良好的高溫抗氧化性能。

2.1.215CrMo鋼的焊接性：15CrMo鋼焊接時的主要問題是淬硬傾向大，易產(chǎn)生冷裂紋和再熱裂紋，焊后在空氣中冷卻時易產(chǎn)生硬而脆的馬氏體組織，并產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，使熱影響區(qū)易產(chǎn)生冷裂紋。

2.2焊前準(zhǔn)備

2.2.1試件材料：15CrMo鋼管

2.2.2試件尺寸：直徑60mm，壁厚3.5mm，長80～100mm，每組兩件。

2.2.3焊接材料：E5515-B2，直徑2.5mm，焊前450℃烘焙1h。

2.2.4焊機：ZX5-400型弧焊整流器，直流反接。

2.2.5坡口尺寸及裝配：α=60°±5°V形坡口，鈍邊p=0.5～1mm，根部間隙b=1.5～2mm。

2.3試件裝配

清除坡口面及其兩側(cè)各10～15mm范圍內(nèi)的油污、銹蝕、水分及其他污物，直至露出金屬光澤。修磨鈍邊0.5～1mm，清除毛刺，錯邊量≤0.5mm。裝配間隙：上部2.0mm，下部1.5mm。定位焊：在水平或略向上位置上分兩處進行定位焊，定位焊縫長度控制在10～15mm之間，要求焊透，并不得有氣孔、夾渣、未焊透等缺陷，檢查管子中心軸線對中情況，保證內(nèi)外壁齊平。

2.4焊接工藝參數(shù)選擇

焊接層數(shù)1焊條直徑（mm）1焊接電流（A）1電弧電壓（V）打底焊12.5175～80122～26蓋面層12.5170～75122～262.5操作示范與學(xué)生練習(xí)

2.5.1打底焊：分別采用滅弧法打底焊和連弧法打底焊演示示范。運條方法采用月牙形或橫向鋸齒形擺動。先從仰焊位置引弧起焊，按順時針方向依次進行仰焊、下爬坡、上爬坡、平焊位置的焊接，然后再按逆時針方向按相同次序進行后半圈的焊接。

2.5.2蓋面層：清除打底焊的熔渣及飛濺物，引弧后采用月牙形或橫向鋸齒形擺動，分兩個半圈依次焊接完成，收弧時注意填滿弧坑。

2.5.3焊接完畢后，清理管件內(nèi)、外焊縫的熔渣和飛濺物，檢查正、反兩面焊縫。

2.6焊接質(zhì)量檢查

外觀檢查：焊縫表面不得有裂紋、未熔合、夾渣、氣孔、焊瘤或未焊透；焊縫與母材圓滑過渡，依據(jù)V形坡口對接平焊的評分標(biāo)準(zhǔn)進行外觀檢查。通球檢驗：檢驗球直徑：45mm，通過為合格。斷口檢驗：依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行斷口檢驗。彎曲試驗：面彎、背彎各一件，彎曲直徑為3倍壁厚，彎曲角度90°，依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)判定合格與否。

2.7分析討論

組織學(xué)生分組對焊接質(zhì)量進行分析討論，分析結(jié)論如下：裝配間隙要上大下小；15CrMo鋼焊接性差，焊后易產(chǎn)生裂紋，應(yīng)該采取相應(yīng)的焊接工藝措施加以防止。

2.8制定焊接工藝措施

焊前預(yù)熱至250～350℃；保溫焊：整個焊接過程中焊縫附近30～100mm范圍內(nèi)保持足夠的溫度，盡可能地保持焊接過程不間斷；短弧焊：使焊縫及熱影響區(qū)緩慢冷卻。焊后采用絕熱材料保溫緩冷，焊后立即進行680～720℃回火處理，保溫不低于0.5h，然后在空氣中冷卻。

2.9新工藝的練習(xí)與操作

學(xué)生按照新的工藝措施實際操作練習(xí)，將焊件質(zhì)量檢驗結(jié)果進行對比。指導(dǎo)教師巡回指導(dǎo)、矯正錯誤手法，使學(xué)生及時將理論知識與實踐相結(jié)合，相互促進、相互鞏固，實現(xiàn)理論與實踐一體化教學(xué)。

3.教學(xué)評價與總結(jié)

指導(dǎo)教師對學(xué)生的焊接過程和焊接質(zhì)量進行評價，使學(xué)生理解焊接工藝參數(shù)和工藝措施，用實踐加深對理論知識的理解，用理論知識促進操作技能的迅速形成和提高。引導(dǎo)學(xué)生分析學(xué)習(xí)過程中存在的問題、總結(jié)經(jīng)驗、復(fù)習(xí)鞏固提高水平管對接焊操作技能和珠光體耐熱鋼金屬焊接性的理論知識。

4.結(jié)論

通過將15CrMo鋼和水平固定管焊接結(jié)合，使學(xué)生在掌握水平固定管對接焊的操作技能過程中，對珠光體耐熱鋼的焊接性有了深刻的感性認(rèn)識，使學(xué)生明白，不同材料的相同焊接方法在工藝措施上的巨大差異。學(xué)生在整個教學(xué)過程中掌握技能快速、對理論知識能夠深刻理解，并在此過程中掌握了有效的理論實踐一體化學(xué)習(xí)的有效方法，教學(xué)效果良好。

參考文獻：

[1]馮明河.《焊工技能訓(xùn)練》第3版.中國勞動社會保障出版社，2005.

[2]姜波.《金屬材料焊接》第1版.中國勞動社會保障出版社，2009.