可以根据以上十个方面要求或其它特殊条件综合考虑来如何确定焊接工艺评定的项目。
(二)、编制焊接工艺评定方案
以低合金耐热钢10CrMo910 Φ273×28和 P91钢为例
1)编制工艺评定方案的基础条件
1、复核材质单、复核钢材主要化学成分、性能,这些指标应符合相关标准的规定。Cr、Mo、C
2、低合金钢的焊接性可以采用直接法斜Y型焊接冷裂纹试验,可采用间接法(国际焊接协会推荐的碳当量公式来确定)。在有可靠的钢材焊接性评价资料的基础上,确认该钢材的焊接性能。以便确认焊接时的预热温度等指标。用碳当量公式来计算时,应以当次炉批号的材质单的化学成分来计算。
Cqe=C+Mn/6+Si/6+Cr/5+Mo/5+V/5+Ni/15+Cu/15
3、而P91高合金钢采用插销冷裂纹试验和斜Y型焊接冷裂纹试验。(可以引用)确定最低预热温度和焊后热处理规范。
4、清楚评定钢材的应用范围,即使用条件。 10CrMo910 Φ273×28 是20万机组的主蒸汽管道,根据使用条件确定其他工艺要求。(壁厚28适用的厚度范围21~56)
5、P91钢高合金钢主要问题是:焊接冷裂纹、焊缝韧性低、热影响区软化及Ⅳ型裂纹。针对这些问题来确定工艺要求。
2)、工艺条件的确 定
1、选定焊接材料和确定焊接方法。TIG-R40 E6015-B3 Ws/Ds
2、设计接头型式、坡口尺寸。
3、确定焊接线能量和各项焊接参数。
焊接线能量:由焊接能源输入给单位长度焊缝上热能。主要参数有:焊接电压 U 焊接电流 I (保证焊接质量金属融化,根据焊条直径选择) 焊接速度 V
焊接方法不同,焊接线能量大小不同,Y最小,M最大。焊接线能量大小直接影响焊接接头的冲击韧性。
在工艺评定中如何确定焊接线能量,我们可以根据焊接CCT曲线合理都推断出最佳焊接线能量也就是最佳的焊接工艺
参数,通过CCT曲线选择合适的t8/5,如果提高焊接热输入量,加大焊接线能量,延长t8/5的冷却时间可以提高接头的抗冷裂性,但对于某些合金钢,过高的热输入量可明显降低接头的冲击韧性、强度、硬度和蠕变强度。
①以10CrMo910钢为例,根据其化学成分可以估算出其碳当量,焊接性较差,在一定的应力下容易产生冷裂纹。对10CrMo910钢我们希望得到的组织为贝氏体加少量马氏体。在10CrMo910钢CCT曲线上可以看到,符合这一条件的冷却曲线在第5条到第7条之间,相应的在20秒到109秒之间,此时出现的贝氏体含量10%到98%,其余为马氏体组织。冷却速度过快, t8/5时间过短,容易形成过多的马氏体组织,应力大,容易产生焊接裂纹;其热影响区硬度值在此区间内为380HV~420HV.金相组织比较均匀细小,综合性能较好,则我们可以根据相关的线算图上求得Emax=46KJ/cm, Emin=14KJ/cm。
根据实际焊接情况:
水平固定焊接选用E=33KJ/cm
垂直固定焊接选用E=22KJ/cm。
评定时 ,水平固定焊接选用Emax=38KJ/cm, Emin=30KJ/cm
垂直固定焊接选用Emax=25KJ/cm, Emin=20KJ/cm
在评定时,Emax和Emin合格,在这个范围之内就合格。
根据E=IU/V公式,再计算焊接速度, V=IU/E
U: 焊接电压 I: 焊接电流 保证焊接质量金属融化(根据焊条直径选择) 我们能计算出最慢的速度和最快的速度。
V: 焊接速度等于焊接长度/焊接时间,它是控制焊接线能量关键指标,用焊接的长度长短来控制焊接每一层的焊缝厚度,焊接长度愈短,焊缝愈厚,焊接线能量就大。反之,焊接长度愈长,焊缝愈薄,焊接线能量就小。所以,用焊接速度——焊接长度——焊缝厚度来控制焊接线能量具有可操作性,要求每位焊接工程师在进行焊接工艺评定方案时,给出焊接每一层或每一道的焊缝厚度,新的焊接工艺规程在工艺参数上就是这样规定的,
② P91等高合金钢更要严加控制焊接线能量,没有10CrMo910钢工艺规范范围,必须采用小焊接线能量才能保证冲击韧性。
规范参数:
①焊道和焊层的确定。
10CrMo910钢壁厚28mm,大约要焊接7~8层左右,对于P91钢大约焊接9层。
②焊接电流、焊接电压确定。焊接电流大小保证熔合良好,不产生未焊透,未熔合,夹渣等缺陷。
③焊接速度即单层焊道厚度的确定。
焊接工程师最后给到焊工应该是给到一根焊条焊接的长度,做试验来确定。一根焊条焊接的长,线能量就小,一根焊条焊接的短,线能量就大。
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