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15crmo消磁焊接

发布时间：2020/02/15 点击量：

需要更换材质为15CrMo钢管，其输送介质为高压蒸汽，管线设计压力4Mpa，设计温度为460℃，规格为 325mm×14mm。进行新旧管线连头时，遇到了强磁力干扰，即在点固焊接时，焊接电弧严重偏向一侧，金属或电弧产生爆鸣，无法正常引燃电弧；当采用钨极氩弧焊时，电弧不在钨极尖端燃烧，而向氩气喷嘴一侧燃烧。通过对新旧管线磁性进行检测发现新管局部有磁性，而旧管整体带有很强的磁性，使焊接无法正常进行。

	1.管线的磁源分析与消磁

	(1)磁源分析  

	新管道的局部剩磁是由于焊接坡口在预制过程中使用磁力切割机，并采用角向磨光机修磨时引起管端处带磁；旧管线因长期在高温状态下运行，周边电磁环境复杂，磁粉无损检测产生的剩磁等原因导致管线整体磁性很强。

	(2)消磁与导磁  

	对新管线因长度有限，消磁容易。但对旧管线由于整体磁性很强，现场无法消磁，为了不影响检修施工进度和焊接质量，我们采用了消磁与导磁相结合的办法，即在施工现场把预制好的新管线吊装就位后与旧管线坡口对齐，利用管道磁力切割机在对齐的焊口上空转运行做试验消磁。结果证明，管道磁性切割机在焊口处运行几圈后，管壁口的磁性有所减弱；然后把磁力切割机停留在焊口的上方，再用磁性较强的磁铁1～4块，吸到焊缝的仰焊处，使焊缝两侧的磁场分布均匀，减弱了焊接时的磁偏吹。

	2.带磁钢管的焊接

	(1)15CrMo材料的化学成分和力学性能(见表1)

	(2)焊接方法选择  

	采用手工钨极氩弧焊打底，焊条电弧焊填充盖面。

	(3)焊接材料的选择  

	为了保证15CrMo钢管在高温、高压条件下长期运行，适当提高Cr、Mo含量，可提高钢管的高温蠕变强度。铬与氧的亲和力比铁大，高温时能形成结构致密的氧化铬，从而提高钢管的高温抗氧化性。因此焊接时选用H13CrMoA焊丝打底，E5515-B2焊条填充盖面。其化学成分如表2所示。

	使用前焊丝表面的油锈清理干净，焊条烘干温度350～380℃，恒温1～1.5h，烘干的焊条用焊条保温筒领用，领出后超过4个小时应重新烘烤，且重新烘烤次数不得超过两次。

	氩气纯度要求99.99%，保护气体流量控制在8-12L/min。

	(4)焊前的准备  

	采用火焰磁力切割机加工出30°V形坡口，用角向磨光机磨除淬硬层。坡口加工完成后进行外观检查，表面不得有裂纹等缺陷。同时，将坡口两边20mm范围内的油、漆、污、锈等清理干净，打磨出金属光泽。

	定位焊的焊接工艺应与正式焊接工艺相同，在时钟的2点、4点、8点和11点钟位置进行定位焊，定位焊焊缝的长度30～40mm，定位焊缝的预热温度取正式焊接时预热温度的上限，要在自由状态下进行，避免产生组装应力。

	(5)焊接参数  

	焊接工艺参数如表3所示。

	

	(6)焊接  

	定位焊后，用电加热法或火焰加热法进行预热，预热应在坡口两侧均匀进行，预热温度150～250℃。测温点应在整个圆周均匀分布，如预热温度不够要继续加热，达到预热温度后才能进行焊接。

	采用手工钨极氩弧焊打底，从仰焊位置起焊，为避免仰焊根部焊缝背面产生凹陷，采用内送丝法，即焊丝通过对口间隙小角度从管内向熔池添加，这样既保证了根部焊接质量，也解决了仰焊根部凹陷的问题。随着焊接位置的移动，磁铁位置也要移动。在磁力的作用下定位焊质量难以保证，当焊接到定位点焊部位时，用磨光机磨掉定位焊点，依次完成打底焊。

	打底焊完成后，采用焊条电弧焊进行填充层及面层的焊接，层间温度应稍微高于预热温度范围的下限值，每层的焊条接头应错开，焊口焊完后及时热处理。

	(7)焊后热处理  

	焊接完毕后立即进行热处理，加热温度650～670℃，保温1h。其目的是为了减少焊接残余应力，消除扩散氢含量，保证15CrMo管线质量和性能。

	(8)检验

	焊后热处理完毕后，冷却至24小时后，对焊口进行100%射线探伤，射线探伤结果合格。然后对焊缝进行硬度测定，均符合标准要求。    

	3.结语

	(1)在旧装置维修中，旧管线要做到完全消磁或减磁是很困难的，用强磁性的物体作为传递导体，使其焊缝两端的磁性减弱或磁场分布均匀，达到减轻磁偏吹的目的，取得了很好效果，这种焊接方法具有实用性，可靠性。

	(2)15CrMo新旧管线焊接完毕后，先进行焊后热处理，再进行射线探伤，比焊接完就进行射线探伤，再进行焊后热处理的效果要好。

	综上所述，采取以上方法进行带磁性15CrMo管线的焊接，效果较好，这为今后检修中遇到类似的问题，提供了一种简单易行的解决方法。

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