1、4130(30CrMo)+16Mn 焊接工艺的试验和应用摘要:本文作者对 4130(30CrMo)+16Mn 进行了分析介绍,供大家参考。 关键词:焊接工艺;试验;应用 中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号: 1 引言 新疆吐哈油田建设有限责任公司于 2010 年 6 月 12 日8 月 15 日承揽鲁克沁采油厂玉东注气完善工程,该工程全长 6.7Km,材质采用16Mn,施工中业主供应的阀门所配套的焊接法兰材质为 4130(30CrMo) ,这种材质执行的标准是 API(美国石油工程协会)标准,在吐哈油田属首次使用,对此,我们通过试验,制定出合格的焊接工艺,为工程顺利进行提供了焊接技术
2、支撑。 24130(30CrMo)+16Mn 焊接工艺性能解析 2.116Mn 已经广泛应用,这里就不再做分析。 2.24130 焊接性分析 任何金属材料都需要通过结合性来确定其焊接的难易程度,这是非常必要的过程。 2.2.1 通过 4130 化学成分简单分析焊接性 依据供货厂家提供的质量书得知,4130 这种材料相当于国内牌号30CrMo,其合金成分如下: 由上表得知,其含碳量为 0.3%,焊接性一般(含碳量小于 0.25,焊接性良好;含碳量 0.25-0.4,焊接性一般;0.4-0.6,焊接性较差。 ) 2.2.24130(30CrMo)材料的特点分析 材料的交货状态: 由此可知,这种材料
3、的交货状态是调质状态,即中碳调制钢。 中碳调制钢具有以下特点: 2.2.2.1 热裂纹材料的合金元素含量较高,液-固相区间较大,偏析严重,使其具有较大的热裂纹倾向; 2.2.2.2 冷裂纹淬硬倾向明显,使冷裂纹倾向增加; 2.2.2.3 热影响区的性能变化为减少过热区脆化,从减少淬硬倾向出发,照理应采用大焊接线能量有利,但由于这种钢的淬硬倾向很大,仅仅通过加大线能量往往还难以避免马氏体的形成,并且还增大了奥氏体的过热组织,促使形成粗大的马氏体,使过热区脆化更为严重。因此,采用小的焊接线能量,同时采取预热、焊后缓冷和后热处理等措施。 2.34130 工艺性能分析、焊接工艺拟定 分析了焊接性,还应
4、对其工艺性的实施过程进行分析,以得到合理的焊接工艺。 首先,焊接工艺参数的确定应是保证焊接过程中不出现冷、热裂纹;其次,接头的性能由焊后热处理来保证。 由前面的分析得知,这种材料需要采取预热、焊后缓冷和后热处理等措施,那么,所采取措施的温度、时间等就必须有个明确的定量。从防止产生焊接冷裂纹的角度考虑,应采用预热温度为200-350,但考虑到现场施工环境及操作的难易程度,于是将预热温度设定为180、焊后及时做后热处理的工艺,具体热处理工艺的温度、时间及要求如下图: 热处理理想温度曲线图 热处理工艺要求: 升温要求: 1、初始炉温;150。 2、150400区间;升温速度控制在 150/h200/
5、h。 3、当炉内温度升高至 400之后;400730区间;升温速度控制在 200/h250/h 区间。 保温要求: 1、当炉内温度升至 730时;保温时间 45min1h 。 降温要求: 1、当炉内温度降低至 400之前;730400区间;降温速度控制在 200/h250/h 区间。 2、当炉内温度降低至 400之后;可采取随炉冷却或空冷。 3 焊接材料的选择 这次焊接材料的选择主要依据异种钢焊接时应遵循的 3 个原则来选定: 3.1 合金成分合金成分依据焊接性较差的 4130 来选定; 3.2 等强原则异种钢焊接时抗拉强度依据强度级别较低的 16Mn 来选定; 3.3 经济性选定的焊接材料最好是常用的、容易购进的材料; 3.4 焊接材料的确定 依据以上 3 点,确定焊接材料为 R307,各种参数如下: 44130(30CrMo)+16Mn 焊接工艺性能试验 根据以上的分析及选材,我们制定出相应的焊接工艺指导书,并进行试验: 各种焊接工艺参数: 通过试验,拟定的焊接工艺指导书合格,该工艺切实可行。 5 工程应用 试验完成后,将该工艺进行现场应用。由于施工现场无法进行热处理,我们采用短截(16Mn)与法兰(4130)在机械厂现场焊接,焊后立即进行热处理,经过无损检测合格后进入现场组装,完成后通过试压,获得一次成功,为实现吐哈油田公司“夺油上产”的目标提供了重要的焊接技术支撑。