中合金耐熱鋼管線裂紋修復

謝曉芳

某石化公司的煉油管線在使用中發(fā)生泄漏，經查為管線一處焊縫產生裂紋所致。將裂紋修復后，次日安裝時發(fā)現修復焊縫開裂，然后轉至本公司修復。本公司測定了原焊接接頭各處的成分，分析了接頭產生裂紋的原因并制定了相應的修復工藝。

1.材料鑒定及開裂原因分析

（1）材料鑒定 失效管線規(guī)格為φ159mm×8mm，裂紋外貌及位置如圖1所示。為進一步確認材料的材質，用光譜分析儀測定原焊接接頭各處的成分（表見1）。GB9948—2006《石油裂化用無縫鋼管》中1Cr5Mo的標準值如表2所示。由測量值與標準值比較該管材確系1Cr5Mo，且各成分均在標準范圍內。

圖1

（2）開裂原因分析 管線所用1Cr5Mo鋼屬中合金耐熱鋼中5Cr-0.5Mo系列鋼號。由鉻鋼的組織狀態(tài)圖可知，在wCr=5%～10%的鋼中，如果wC＞0.10%，其在等溫熱處理狀態(tài)下的組織均為馬氏體。根據表1可知：本材料的焊縫、焊接熱影響區(qū)組織均為馬氏體，有較高的淬硬傾向。熔敷金屬和母材的成分雖然都在標準范圍，但如果工藝過程控制不當，仍會產生較大的應力和較硬的馬氏體組織，而出現裂紋。

表1 焊接接頭化學成分（質量分數） （%）

表2 1Cr5Mo化學成分（質量分數） （%）

2.修復過程

（1）裂紋清除 用滲透檢測方法檢測整個焊接接頭，利用碳弧氣刨將裂紋清除干凈，再用磨光機將坡口的氧化層磨除，用滲透檢測確認坡口表面無裂紋。

（2）焊接 為減小焊接熱輸入，減少熱影響區(qū)的高溫停留時間，降低軟化區(qū)，提高焊接質量，選用鎢極氬弧焊。同時，為保證接頭的熱強性和高溫蠕變強度與母材相當，選用與母材鉻、鉬含量相當，符合GB/T8110—2008標準的H1Cr5（ER55—B6）焊絲，其標準成分如表3所示。按已評定合格的焊接工藝編制焊接參數，如表4所示。

焊前需將焊縫中心兩側≥50mm的范圍預熱至150～200℃，層間溫度不能低于預熱溫度。焊接中嚴格按焊接工藝卡施焊，焊縫不允許咬邊。

（3）熱處理 中合金耐熱鋼焊接接頭在焊后狀態(tài)和焊后熱處理狀態(tài)下硬度實測結果如圖2所示。由圖2曲線可見，在焊后狀態(tài)下，焊縫和熱影響區(qū)硬度均超過了允許的最高硬度。經過適當的焊后熱處理，接頭各區(qū)的硬度降低到了允許的范圍之內。因此中合金耐熱鋼焊接接頭的焊后熱處理是必不可少的。結合本接頭的特點，在焊接完成后立即進行了如圖3所示的焊后熱處理。

表3 ER55—B6焊絲化學成分（質量分數） (%)

表4 焊接參數

圖2

圖3

3.結語

1Cr5Mo中合金耐熱鋼由于具有較高的淬硬傾向，故在焊接前過程中要嚴格執(zhí)行工藝要求，否則即便各材料都符合標準要求，仍然可能出現開裂現象。按照我公司制定的修復工藝進行修復，管線運行一年后，效果良好。