国产特厚12Cr2Mo1R（H）钢板焊接工艺评定试验研究

吴晔华(威海石岛重工有限公司，山东威海 264309）

吴北良(沈阳清华锅炉有限公司，辽宁沈阳 110027）

国产特厚12Cr2Mo1R（H）钢板焊接工艺评定试验研究

吴晔华(威海石岛重工有限公司，山东威海 264309）

吴北良(沈阳清华锅炉有限公司，辽宁沈阳 110027）

本文采用埋弧焊进行了国产198mm特厚12Cr2Mo1R（H）钢板的焊接工艺评定试验,对其焊接接头的力学性能进行了测试评定。通过选择合理的焊接参数、焊前预热、中间消应处理、焊后热处理等工艺措施，评定出了良好的接头性能，为公司做好了技术储备。

国产；厚板；埋弧焊；工艺评定

在加氢脱硫、加氢裂化装置中，反应器等设备的母材主要是214Cr-1Mo（国标：12Cr2Mo1R）钢。近年来，随着加工油品日趋重质化或超重质化,生产装置和设备日趋大型化，对214Cr-1Mo厚板的需求也越来越多。

重大技术装备的国产化，是我国的一项长期战略任务。经过多年努力，我国的高压加氢设备国产化工作已取得了丰硕成果。我公司利用舞阳钢铁有限责任公司自主研发的198mm特厚12Cr2Mo1R（H）钢板开展了焊接工艺评定试验,响应国家厚板国产化号召的同时，又为后期焊接工艺评定的储备工作打下坚实基础。

1 埋弧焊焊接工艺评定试验

12 Cr2Mo1R（H）钢板是以Cr、Mo为主要合金元素的低合金结构钢，它不仅具有良好的抗氧化性和热强性，还具有一定的抗硫和氢耐蚀能力。但这种钢的淬硬倾向较大，焊接时在焊缝和热影响区易产生硬而脆的马氏体组织，而且还有很大的内应力，容易产生冷裂纹，而且在热处理后容易产生再热裂纹。与普通的合金钢相比，制定12Cr2Mo1R（H）钢板的焊接工艺时，除防止焊接裂纹外，最重要的是保证焊接接头性能。

焊接材料的选用原则是焊缝金属的合金成分、强度性能应基本与母材保持一致。若二者成分相差太大，产品焊接接头在长期高温的工作状态下，会因成分不同导致合金元素的扩散，使高温接头性能不稳定。焊缝强度不能选的过高，以免使塑性变差，冷弯角变小，甚至形成裂纹[1]。

1.1 试验材料

母材：舞阳钢铁12Cr2Mo1R（H），试板厚度为198mm。焊接材料：日本神户制钢US-521S+PF-200，Φ4.0mm。

1.2 焊接试验过程

（1）将试板坡口及附近20mm范围内处理干净后，100%MT检测。

（2）组对，采用电加热器预热到160-250℃，试板坡口如图1所示。

图1 试板坡口形状示意图

（3）焊接工艺参数见表1。

表1 焊接参数

（4）层间温度控制在160-300℃。

（5）背面采用碳弧气刨清根，并用机械打磨见金属光泽后，100%MT检测。

（6）试板焊后立即进行(300-350)℃×2h的消氢处理。

（7）中间消应处理(620±20)℃×2h。

（8）焊缝打磨后进行100%UT、100%RT,焊缝表面100%MT检测，合格。

（9）试板在热处理炉内进行690℃×34h焊后热处理。

1.3 试板理化试验

1.3.1 焊缝熔敷金属化学成分

采用湿法对焊缝金属进行化学成分分析，其化学成分见表2。

表2 焊缝熔敷金属化学成分（%）

回火脆化敏感性系数X=（10P+5Sb+4Sn+As）×10-2= 7.99ppm≤15ppm

1.3.2 焊接接头板状拉伸试验

受试验机能力限制，采用分层取样，共两组，每组六件。试验结果见表3。

表3 焊接接头板状拉伸试验

1.3.3 焊接接头圆形拉伸试验

焊接接头的常温、454℃圆形拉伸试验结果见表4。

表4 焊接接头圆形拉伸试验

1.3.4 焊接接头弯曲试验

受试验机能力限制，采用分层取样，共四组，每组四件，试样尺寸为40mm×10mm×300mm，D=4a，L=6.2a，α=180°，试验结果无裂纹。

1.3.5 冲击试验

焊缝、母材和热影响区的夏比（V形缺口）冲击试验结果见表5。

表5 冲击试验

1.3.6 焊接接头硬度（HV10）试验

在T/4处测量焊缝、热影响区、母材的硬度，测定结果见表6。

表6 T/4处硬度（HV

1.3.7 焊接接头金相检验

（1）宏观金相：在受检面上未发现气孔、夹渣、裂纹和未熔合等焊接缺陷，见照片1。

照片1低倍组织形貌

（2）微观金相：金相组织为粒状贝氏体，见照片2。

照片2金相组织

2 结语

按照合理的焊接工艺规范进行的埋弧焊焊接工艺评定试验，得到了良好的焊接接头强度、塑性和韧性。国产特厚12Cr2Mo1R（H）钢板焊接工艺评定试验的成功,解决了使用进口钢板的制造周期长、生产成本高等问题。使用国产钢板将给公司未来产品的生产带来更大的选择空间和经济利益。

[1]丁宏.珠光体耐热钢的焊接工艺评定内容及焊接控制[C]//全国工业炉学术年会.2011.