A chapa de aço 15CrMo é um aço resistente ao calor, com alta resistência térmica (δb≥440MPa) e antioxidante a altas temperaturas, e com uma certa capacidade de corrosão anti-hidrogênio. Devido ao alto teor de Cr, C e outros elementos de liga no aço, a tendência ao endurecimento do aço é mais evidente e a má soldabilidade.

Soldadura 15CrMo

Materiais de solda

Características de trabalho de soldagem para aço 15CrMo,

Solução I: pré-aquecimento de solda, uso de fio de solda ER80S-B2L, fundo de solda T1G, barra de solda E8018-B2, tampa de solda de arco de barra de solda, tratamento térmico local após a solda.

Tratamento térmico após soldadura

Usando o esquema I de soldagem de ensaios, após a soldagem deve ser realizado o tratamento de alta temperatura local. O processo de tratamento térmico é: a velocidade de aquecimento é de 200 ℃ / h, subir para 715 ℃ isolamento por 1 hora e 15 minutos, a velocidade de resfriamento de 100 ℃ / h, cair para 300 ℃ após o resfriamento ao ar. Específicamente, o aquecedor elétrico de trilha tipo JL-4 (1146 × 310) envolve a costura de solda, isolado com uma camada de algodão de silicato de alumínio, a espessura da camada de isolamento é de 50 mm, o controle de temperatura usa o termométrico automático do aquecedor elétrico tipo DJK-A.

Resultados do teste de avaliação do processo de soldagem

Programa de teste Teste de alongamento Teste de curvatura Teste de resistência ao impacto aky (J / cm2)

Resistência à tracção δb/Mpa Área de ruptura Ángulo de curvatura Curvação de face Curvação de volta Soldadura Linha de fusão Área de impacto térmico (HAZ)

Programa I 550/530 Materiais-mãe 50. Qualificado Qualificado 84.8 162 135.6

Programa II 525/520 Materiais-mãe 50. Qualificado Qualificado 79.4 109.2 96.7

15CrMo processo de solda

2.1 Materiais de solda

Para as características de soldagem de aço 15CrMo e tubos de alta pressão no local, com base na experiência passada, com referência ao cartão de processo de soldagem fornecido no exterior, escolhemos dois programas para testes de soldagem.

Solução I: pré-aquecimento de solda, uso de fio de solda ER80S-B2L, fundo de solda T1G, barra de solda E8018-B2, tampa de solda de arco de barra de solda, tratamento térmico local após a solda.

Solução II: uso de fio de solda ER80S-B2L, T1G solda fundo, barra de solda E309Mo-16, barra de solda para preencher a tampa de solda de arco, sem tratamento térmico após a solda. A composição química e as propriedades mecânicas dos fios e barras de solda são mostradas na Tabela 1.

Tabela 1 Composição química e propriedades mecânicas dos materiais de solda

Modelo C Mn Si Cr Ni Mo S P δb/Mpa δ,%

ER80S-B2L≤0.05 0.70.41.2 <0.20.5 ≤0.025 ≤0.025 ≤500 25

E8018-B2 0.070.7 0.3 1.1 0.5 ≤0.04 ≤0.03 550 19

E309Mo-16≤0.12 0.5～2.5 0.9 22.0～25.0 12.0～14.0 2.0～3.0≤0.025≤0.035 550 25

2.2 Preparação pré-soldadura

As peças de ensaio usam tubos de aço 15CrMo, especificações φ325 × 25, tipo de inclinação e tamanho na Figura 1.

O polidor angular pré-soldado poli o interior e o exterior da inclinação e a borda da inclinação dentro de 50 mm para mostrar o brilho metálico e, em seguida, limpa com acetona.

A peça de ensaio é uma posição fixa horizontal, com um espaço de contrapartida de 4 mm, usando soldadura de arco de argão de tungstênio ao longo da periferia do jardim em seis pontos uniformes, cada ponto deve ter um comprimento de fixação não inferior a 20 mm. A barra de solda é cozida de acordo com as especificações da tabela 2.

Tabela 2 Especificações de Cozido em Barras de Solda

Tipo de barra de solda Temperatura de cozimento Tempo de isolamento

E8018-B2 300 ℃ 2h

E309Mo-16 150 ℃ 1.5h

Parâmetros do processo

De acordo com o esquema I, é necessário pré-aquecimento antes da soldadura, de acordo com a fórmula de temperatura de cálculo de pré-aquecimento proposta por Tto-Bessyo e outros:

To = 350√[C]-0,25 (℃) na fórmula, To - temperatura de pré-aquecimento, ℃.

[C]=[C]x [C]p [C]p=0.005S[C]x

[C]x=C (Mn Cr)/9 Ni/18 7Mo/90 na fórmula,

[C]x - Equivalente de carbono do componente;

[C]p - equivalente de carbono dimensional; S - espessura da peça de ensaio (S = 25 mm neste artigo);

[C]x=C （Mn Cr）/9 7/90Mo=0.361

[C]p=0,045 e To=138°C

Portanto, a temperatura de pré-aquecimento é escolhida para 150 ° C. O uso de chama de oxigênio-acetileno para aquecer a peça, primeiro com a caneta de termometragem para avaliar a temperatura da superfície da peça (com a mudança de cor da letra manual para estimar rapidamente e lentamente), e finalmente com o termometro de ponto de semicondutor, o ponto de medição deve escolher pelo menos três pontos para garantir que a peça como um todo atinga a temperatura de pré-aquecimento necessária.

Ao soldar, a primeira camada usa arco de argônio de tungstênio manual para soldar o fundo, a fim de evitar a recessão na parte de trás da costura de solda, o fio é submetido ao método de preenchimento interno, isto é, o fio de solda é submetido a partir do tubo através do espaço de contrapartida. As restantes camadas são soldadas por arco de barra de solda, soldando 6 camadas, cada camada de solda uma linha de solda. Os parâmetros do processo de soldagem do esquema I e do esquema II podem ser encontrados nas tabelas 3 e 4. Soldadura de acordo com o esquema I

Tabela 3 Parâmetros do processo de soldagem do esquema I

Nome da linha de soldagem Método de soldagem Material de soldagem Especificações do material de soldagem/mm Corrente de soldagem/A Tensão de arco/V Preaquecimento e temperatura entre camadas Especificações de tratamento térmico

Soldadura de arco de argônio de placa de tungstênio ER80S-B2L φ2.4 110 12

Camada de preenchimento Soldadura de arco de barra de solda E8018-B2 φ3.2 5 85 ~ 90 23 ~ 25150 ℃ 715. ×75min

Camada de cobertura Soldadura de arco de barra E8018-B2 φ3.2 5 85-90 23-25

Tabela 4 Parâmetros do processo de soldagem do esquema II

Nome da linha de soldagem Método de soldagem Material de soldagem Especificações do material de soldagem/mm Corrente de soldagem/A Tensão de arco/V Preaquecimento e temperatura entre camadas Especificações de tratamento térmico

Soldadura de arco de argônio de placa de tungstênio ER80S-B2L φ2.4 110 12

Camada de preenchimento Solda de arco de barra E309Mo-16 φ3.2 90 ~ 95 22 ~ 24 / /

Camada de cobertura Soldadura de arco de barra E309Mo-16 φ3.2 90-95 22-24

No momento da ligação, a temperatura entre camadas não deve ser inferior a 150 ° C, para evitar a interrupção da soldagem e causar o resfriamento da peça de ensaio, a soldagem deve ser operada por dois soldadores alternadamente, imediatamente após a soldagem deve tomar medidas de isolamento lenta e fria.

2.4 Tratamento térmico após soldadura

3 Teste de avaliação do processo de soldagem

Após a soldadura do ensaio, de acordo com o padrão JB4730-94 "Detecção sem danos do recipiente de pressão", 100% de inspeção de detecção de lesões por ultra-som, a soldadura é qualificada para o nível I. Teste de avaliação do processo de soldagem de acordo com o padrão JB4708 "Avaliação do processo de soldagem de recipientes de pressão de aço". Os resultados da avaliação estão no quadro 5.

Tabela 5 Resultados do ensaio de avaliação do processo de soldagem

Programa de teste Teste de alongamento Teste de curvatura Teste de resistência ao impacto aky (J / cm2)

Resistência à tracção δb/Mpa Área de ruptura Ángulo de curvatura Curvação de face Curvação de volta Soldadura Linha de fusão Área de impacto térmico (HAZ)

Programa I 550/530 Materiais-mãe 50. Qualificado Qualificado 84.8 162 135.6

Programa II 525/520 Materiais-mãe 50. Qualificado Qualificado 79.4 109.2 96.7

Sabe-se dos resultados do teste de alongamento que a amostra de alongamento dos dois esquemas está totalmente quebrada no material mãe, indicando que a resistência à tração da costura de solda é maior do que o material mãe; Todos os testes de curvatura foram qualificados, indicando que a plástica da costura de solda é melhor. De acordo com os resultados do teste de resistência ao choque na tabela 5, a resistência ao choque do programa I é significativamente maior do que o programa II, provando que as especificações de tratamento térmico pós-soldadura do programa I são ideais, e o retorno a alta temperatura não só alcançou o objetivo de melhorar a organização e o desempenho da junta, mas também tornou a resistência e a força adequadas. Os resultados das propriedades mecânicas em temperatura ambiente indicam que ambas as opções de processo de soldagem recomendadas podem ser usadas para a construção no local. O esquema I adota uma barra de solda próxima da composição do material mãe, o desempenho da costura de solda corresponde ao material mãe, a costura de solda deve ter uma alta resistência térmica, a costura de solda não é fácil de destruir durante o uso a longo prazo a altas temperaturas. A dificuldade é que as especificações de tratamento térmico pós-solda são mais rigorosas, a temperatura de cozimento e o tempo de isolamento e o controle inadequado da velocidade de aquecimento e resfriamento podem causar uma queda no desempenho da costura de solda. O esquema II usa barras de solda de aço inoxidável austenita para soldar, embora possa poupar o tratamento térmico pós-solda, mas devido ao fator de expansão da costura de solda com o fator de expansão da matéria-mãe, o fenômeno de migração de difusão de carbono pode ocorrer durante o trabalho a alta temperatura a longo prazo, o que pode facilmente levar à destruição da costura de solda na área de fusão. Portanto, a partir de considerações de confiabilidade de uso, o uso do plano I de soldagem no local é mais seguro.

4 Conclusões

A soldagem de tubos de alta pressão de parede espessa de aço 15CrMo é viável usando dois esquemas de soldagem. Para garantir que o desempenho da costura de solda coincida com o material-mãe e tenha uma alta resistência térmica, a adoção do esquema I é melhor, a chave é controlar rigorosamente o processo de tratamento térmico pós-solda.

Enquanto o esquema II pode economizar o tratamento térmico pós-solda, a possibilidade de destruição da costura de solda resultando em propagação de migração de carbono a altas temperaturas não pode ser negligenciada, portanto, somente quando o tratamento térmico não é possível após a solda.

Fórmula de cálculo do peso da chapa de aço 15crmo: comprimento x largura x espessura x 0,00785 = kg / m

O círculo exterior ficou amarelo.

A chapa de aço de liga 15CrMo é laminado de dois rolos e um anel externo intermediário começa a amarelar ainda não é ferrugem, qual é a razão?

Para limpar a superfície da chapa de aço de liga de 15CrMo, o método de lavagem contínua de imersão é atualmente usado, a superfície da chapa de aço de liga de 15CrMo após a lavagem ácida é frequentemente ligada a líquido ácido, para isso, é necessário lavar com água fria ou quente, mas a superfície da chapa de aço de liga de 15CrMo geralmente produz ferrugem. afeta gravemente a qualidade da superfície do produto acabado. O Japão estudou o mecanismo de amarelamento para eliminar essa falha. Por exemplo, o ácido clorhídrico é o seguinte:

FeCl_2+2H_2O=Fe(0H)_2+2HCl (1)

2Fe(OH)_2+O_2=2FeO·OH+H_2O (2) Processo de secagem

A fórmula (1) indica o estado de equilíbrio em solução aquática na superfície da placa úmida, onde Fe(OH)_2 e HCl não são amarelos.

Fórmula (2) é o início da secagem da chapa de aço, devido ao efeito do oxigênio no ar, Fe (OH) _2 oxidação, no estado insolúvel em água. FeO · OH se transforma em ferrugem na superfície da chapa de aço de liga 15CrMo.

Composição química

Composição química

Composição Química (%)

C Mn Si Cr Mo Ni Nb + Ta S P

15CrMo 0.12~0.18 0.40~0.70 0.17~0.37 0.80~1.10 0.40~0.55 ≤0.30 _ ≤0.035 ≤0.035

Propriedades mecânicas

Marca Resistência à tração MPa ponto de submissão MPa alongamento (%)

15CrMo 440~640 235 21

Exemplos de aplicação

Petróleo, petroquímica, caldeiras de alta pressão, etc., tubos sem costura de uso especial têm tubos sem costura para caldeiras, tubos de aço sem costura para geologia e tubos sem costura para petróleo

Especificações comuns

Material Especificações Espessura * Largura * Comprimento (mm) Rolado ajustável Fábricas de aço em todo o país Peso (toneladas) Nome

15crmo 8 * 1500-4200 * 6000-18800M 198.65T chapa de aço estrutural de liga

15crmo 12 * 1500-4200 * 6000-18800M 186.618T chapa de aço de estrutura de liga

15crmo 25 * 1500-4200 * 6000-18800M 258.366T chapa de aço de estrutura de liga

15crmo 30 * 1500-4200 * 6000-18800M 241.624T chapa de aço de estrutura de liga

15crmo 45 * 1500-4200 * 6000-18800M 263.254T chapa de aço de estrutura de liga

15crmo 55 * 1500-4200 * 6000-18800M 283.318T chapa de aço de estrutura de liga

15crmo 60 * 1500-4200 * 6000-18800M 169.563T chapa de aço de estrutura de liga

15crmo 70 * 1500-4200 * 6000-18800M placa de aço de estrutura de liga 569.356T

15crmo 80 * 1500-4200 * 6000-18800M 231.315T chapa de aço de estrutura de liga

15crmo 90 * 1500-4200 * 6000-18800M 341.318T chapa de aço de estrutura de liga

15crmo 100 * 1500-4200 * 6000-18800M 461.318T chapa de aço de estrutura de liga

15crmo 110 * 1500-4200 * 6000-18800M 598.359T chapa de aço de estrutura de liga

15crmo 120 * 1500-4200 * 6000-18800M 431.621T chapa de aço de estrutura de liga

15crmo 130 * 1500-4200 * 6000-18800M 388.654T chapa de aço de estrutura de liga

15crmo 140 * 1500-4200 * 6000-18800M 348.351T chapa de aço de estrutura de liga

15crmo 150 * 1500-4200 * 6000-18800M 645.982T chapa de aço de estrutura de liga