14Cr1MoR鋼板的焊接

胡嘉明　于欣

摘 要：對焦炭塔14Cr1MoR鋼板的焊接性進行分析，制定合理的焊接工藝，采用埋弧焊的方法，對焊前預熱、層間溫度、焊后消氫進行嚴格控制，順利完成了焦炭塔的制造。

關鍵詞：焦炭塔 14Cr1MoR鋼板 焊接

0前言

七臺河寶泰隆圣邁煤化工有限責任公司訂購的焦炭塔（Φ4850mmx30619mmxδ40mm）主體材料為14Cr1MoR鋼板，此種鋼板是臨氫設備用耐熱鋼。該材料焊接過程中易產生冷裂紋，因此要成功進行該材料的焊接，就必須對14Cr1MoR鋼板的焊接選擇合適的焊接材料，制定合理的焊接工藝。

1 14Cr1MoR鋼板可焊性分析

14Cr1MoR鋼板的化學成分組成見表1。

14Cr1MoR鋼板可焊性分析

14Cr1MoR鋼是一種低合金珠光體耐熱鋼，其力學性能增加了高溫屈服性能要求，對0℃夏比沖擊吸收能量KV≥34J，供貨狀態要求正火+回火。

根據國際焊接學會推薦的碳當量計算公式：

CE=C+Mn/6+1/5（Cr+Mo+V）+1/15（Ni+Cu） （質量分數，%），由表1中數據計算得出CE=0.5056%。當CE<0.4%時，鋼材的焊接性能良好，不需要焊前預熱即可焊接；當0.4%0.6%時，鋼材的焊接性能不好，需預熱較高溫度，嚴格控制焊接工藝，才能進行焊接。

由于14Cr1MoR鋼的CE=0.5056%，鋼材有一定的淬硬傾向，易產生冷裂紋。因此，基層鋼焊接應焊前預熱、控制層間的溫度并進行消氫處理，以防止接頭形成淬硬傾向，防止熱影響區的晶粒變粗。在施焊14Cr1MoR鋼時，控制焊接接頭的H含量是控制焊后該鋼產生冷裂紋的重要措施之一。這就要求選擇匹配的焊接材料既能保證焊縫的化學成分還要保證焊后接頭力學性能尤其是0℃沖擊韌性，具體的工藝措施采取焊前預熱、焊接過程中控制層間溫度、焊后消氫處理等。

2 焊接材料和焊接方法

焊接材料應選用同母材化學成分相近的材料并嚴格控制焊接材料中的S、P等雜質含量。結合以上分析，確定采用埋弧焊，選用H10Cr1MoA焊絲+SJ603焊劑。焊接材料的化學成分見表2。

3 焊接工藝評定

按照NB/T47014-2005《承壓設備焊接工藝評定》和《焦炭塔工程技術條件》對14Cr1MoR鋼的焊接進行了焊接工藝評定。

焊接工藝評定試板的坡口見圖1。試板焊接完成并經無損檢測合格后，對切取沖擊試件的試板進行最小程度熱處理（Min.PWHT：690℃±14℃x6h），對切取拉伸和彎曲試件的試板進行最大程度熱處理（Max.PWHT：690℃±14℃x20h）。最終對焊接工藝評定試板的力學性能和彎曲試驗進行了檢驗。

3.1 焊接工藝參數

焊前預熱、焊后熱處理是防止焊接產生冷裂紋的重要工藝措施。焊接前坡口兩側100mm以內需預熱至150℃；施焊中層間溫度控制在150℃-250℃之間，焊后立即對焊縫進行300℃-350℃，2h消氫處理。表3給出了焊接工藝參數。

3.2 試板力學性能試驗

焊接工藝評定試板焊接后焊縫表面成形美觀，熔合良好。經無損檢測合格，分別進行最小和最大熱處理后，分別進行了常溫拉伸、高溫拉伸、彎曲試驗和0℃沖擊吸收能量力學性能試驗。各試驗均合格，所選的焊接方法、焊接材料及焊接工藝參數完全滿足要求，可用于產品焊接。

4 產品焊接

4.1 焊前準備

14Cr1MoR鋼板焊接的坡口形式如圖1，焊接前焊縫100mm以內清除鐵銹和油污等可能引起焊接缺陷的因素，坡口按JB/T4730-2005進行100%MT檢測，Ⅰ級合格。焊接前焊縫兩側100mm以內預熱至150℃以上。

4.2 產品施焊

施焊的焊工均需持證上崗，按照焊接工藝規程領取埋弧焊焊絲和焊劑，焊劑需烘干。焊接過程中的電流和電壓等參數按照焊接工藝規程執行，嚴格控制層間溫度在150℃-250℃以內。

4.3 焊后消氫

停止焊接立即對焊縫進行300℃-350℃ 2h消氫處理。

5 結論

通過分析14Cr1MoR鋼板的焊接性能，采用合理的焊接工藝，嚴格控制焊前預熱、層間溫度和焊后消氫處理等工藝措施，有效的防止了焊接裂紋的產生，確保了焊接接頭的力學性能，順利完成了焦炭塔的制造。

參考文獻：

[1]中華人民共和國行業標準，《承壓設備焊接工藝評定》（NB/T47014-2011），2011年7月1日發布。

[2] 中華人民共和國行業標準，《壓力容器焊接規程》（NB/T47015-2011），2011年7月1日發布。

[3] 中華人民共和國行業標準，《承壓設備產品焊接試件的力學性能檢驗》（NB/T47016-2011），2011年7月1日發布。