15CrMo管道现场焊接及热处理技术应用

文章编号：1002－025X(2019)07-00100-02

焊接技术第48卷第7期2019年7月

15CrMo管道现场焊接及热处理技术应用

孙留铛

（大庆油田工程建设有限公司，黑龙江大庆163416）

摘要：针对15CrMo管道施工现场焊接难度大、焊接易产生裂纹等难题，根据15CrMo管道材料性能、环境温度、焊接设备等制订了焊接工艺、焊前预热及焊后热处理，采用了氩弧焊打底、焊条电弧焊填充、盖面的焊接方法。经施工现场实施后，焊缝成形美观，焊缝合格率高，有效提高了焊接质量，防止了裂纹的产生，具有很好的借鉴意义，为国外施工项目顺利投产奠定了基础，为公司带来了可观的经济效益。

关键词：15CrMo管道；焊接；焊前预热；焊后热处理；履带式加热器中图分类号：TG457.6

文献标志码：B

DOI:10.13846/j.cnki.cn12-1070/tg.2019.07.027

伊拉克扎那若尔油田第三油气处理厂二、三期点高，加入Mo能提高钢管的高温蠕变强度；Cr与O的亲和力比较大，高温时能形成结构致密的氧化铬，

工程中，中压蒸汽管线运行温度431℃，压力4．0

MPa，管道材质为15CrMo钢管，管道焊接坡口为V

形坡口，规格主要有准426mm×22mm，准377mm×

提高钢管的高温抗氧性，却降低了管道的韧性，产生淬硬性强的缺点，增大了冷裂纹的敏感性。其化学成分见表1。

表1

19mm，准219mm×13mm和准159mm×7mm。15Cr-

Mo钢管C含量较高，以及Cr，Mo等合金元素，会

在焊缝热影响区产生较大的淬硬倾向。焊后在空气中冷却时，具有明显的淬硬倾向，焊缝及热影响区出现硬而脆的马氏体组织，不仅影响焊接接头的力学性能，而且引起很大的内应力，甚至产生冷裂纹。我国在15CrMo管道焊接性和工艺试验研究较多，采用的是焊条电弧焊，15CrMo管道热处理工艺和方法

C

15CrMo管道化学成分（质量分数）

Mn0．4～0．7

P≤0．035

S≤0．035

（%）

SiMo0．4～0．55

Cr0．8～1．10

0．12～0．180．17～0．37

1．2管道坡口形式

管道焊接坡口形式为V形坡口、对接形式，如图1所示。坡口角度60°±5°，钝边1～2mm，组对间隙根据业主指定的标准相对应的管道厚度确定。

60°±5°

在实际工程中应用较少。

本文根据伊拉克扎那若尔油田地面工程15CrMo管道材料性能、环境温度、焊接设备等制订了焊接

1~2工艺、焊前预热、焊后热处理，采用了氩弧焊打底，焊条电弧焊填充、盖面的焊接方法，提高了15CrMo管道焊接质量，有效地防止了裂纹的产生，圆满高

组对间隙

图1

管道坡口形式

效地完成了施工任务。2焊前预热

预热温度100～200℃，最高层间温度250℃；

11．1

15CrMo管道焊接特点

化学成分和力学性能

预热以焊缝中心为准，每侧不小于焊件厚度的6倍，且不小于100mm。用气焊焊枪加热，从两侧均匀进

15CrMo管道C含量较高，焊接性差，Mo的熔行，内外都需热透，且防止局部过热，加热区域外

100mm范围内予以保温。预热温度在距对口中心50

收稿日期：2018-10-26

mm左右范围内进行测量，测量点均匀分布。

管道厚度WeldingTechnologyVol．48No．7Jul.2019315CrMo管道焊接工艺

15CrMo管道焊接采用氩电联焊，多层多道焊

法。氩电联焊是采用氩弧焊焊接焊缝底部，再用电弧焊盖面的焊接，具有焊接质量高、焊接速度快、射线探伤合格率高、焊工易于掌握等特点。为了验证管道焊接工艺的正确性，需要进行焊接工艺评定试验，工艺因素包括焊接方法、焊接工艺参数、装配顺序、预热、后热、焊后热处理等。试验合格后编制焊接工艺指导书或焊接工艺卡，准426mm×22

mm，准377mm×19mm管道焊接工艺卡见表2。

表2

管道焊接工艺卡

管道材质

15CrMo

规格/mm

准377×19，准426×22

焊接方法氩电联焊

电源极性

正接打底反接盖面

是否低温

否

焊丝：TIG－R30

焊条：R307焊接材料

规格/mm：准2．5保护气体：氩气

规格/mm：准3．2/准4

层（道）焊材牌号及焊接电流电弧电压

焊速

气体流量

次

规格/mm

/A/V/（cm·min-1）/（L·min-1）

焊接规定

打底TIG－R30，准2．590~100

11~136~88~12

参数填充1R307，准3．295~120

23~255~8—填充2~6R307，准4．0100~13022~246~11—盖面

R307，准4．0

100~130

22~24

8~12

—

4焊后热处理焊后立即进行热处理，目的是减小冷裂纹倾向和消除应力裂纹，改善焊缝内部组织，提高焊接接头综合力学性能。热处理温度700~750℃，用热处理设备控制绳型或者履带型加热器，履带式加热器原理如图2所示，加热至300℃后，按3．5℃/min的速度加热；加热至710℃，恒温30min；以4℃/min的速度进行冷却，冷至300℃后自由冷却。履带式

加热器施工图如图3所示。测温采用热电偶均布在焊口周围，并用自动记录仪记录热处理曲线。热处理控制设备如图4所示。在焊缝两侧不小于焊缝宽度的6倍，且不小于25mm，加热区以外100mm用石棉保温毡保温，管道端口封闭。焊道热处理后应

用里氏硬度仪对焊缝进行硬度检测，每道焊缝检测3处，每处检测3点，部位分别为母材、热影响区和焊

缝，按SY/T0599（NACE标准MR0175）要求进行硬

·焊工之友·101

度测试，应满足硬度≤HV250。

履带式加热器

加热器两端用6#铁丝拉

钢管

热偶

加热器电源线

焊道

热偶电源线

热偶使用6#铁丝

图2履带式加热器原理图

图3履带式加热器施工图图4热处理控制设备图

5结论

依据本文的焊接工艺和热处理进行15CrMo管道现场焊接，焊缝成形美观，焊缝质量高。经外观检查，无表面气孔、裂纹、凹凸等缺陷，合格率

100％；X射线无损检测，其鉴定和分类按照Ⅱ级合

格进行，检测结果为一次合格率98％。15CrMo管道现场焊接成功为伊拉克扎那若尔油田施工项目顺利

投产奠定了基础，为本公司赢得了良好的市场信誉。

参考文献：

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作者简介：孙留铛（1984—），男，黑龙江大庆人，工程师，主要从事石油石化基建工程施工技术与管理工作.