随着新材料的开发利用, 我国引进了12SiMoVNb新材料并用于生产, 在合成氨厂的氨合成工段中, 一些管段由于介质温度高, 压力大且氢、氮、氨的腐蚀性也很大, 给安全生产带来隐患。用12SiMoVNb高压管代替普通的20g高压管, 可有效地解决这一问题, 但是如何对12SiMoV Nb 材料进行焊接,是12SiMoVNb高压管应用的关键问题。笔者在生产实践中,对12SiMoVNb高压管的母材成分、物理性能和焊接性能进行分析, 编制了有效的焊接工艺, 解决了12SiMoVNb高压管道的焊接问题。

1　焊接性分析

金属材料焊接性是指金属材料对焊接加工的适应性,它的评定是通过各种焊接性试验来进行的。笔者通过钢材化学成分计算法初步估计金属的焊接性。

12SiMoVNb的成分和力学性能见表1。按国际焊接学会( IIW) 碳当量Ceq公式[1]计算可知, 12SiMoVNb材料的碳当量Ceq在0.513%～ 0.583% 之间。根据一般经验,当Ceq= 0. 4%～ 0. 6%时, 钢材淬硬性明显加强, 因此可以判定, 该钢材在焊接时可能会发生冷裂纹。因此, 12SiMoVNb钢材可以焊接, 但需要适当地预热, 并需要采取控制线能量、焊后热处理等工艺措施, 才能保证焊接质量。

2　焊接工艺及实施措施

2. 1　拟定焊接工艺

2. 1. 1　焊接线能量的选择

对于低淬硬倾向的钢材, 碳当量处于0. 4%～ 0. 6%之间,焊接时对线能量要适当加以控制, 不可过高也不可过低, 根据有关材料可知, 采用手工电弧焊接时, 该钢材焊接线能量一般选20kJ /cm。

2. 1. 2　焊条选择

根据焊条选择的一般原则, 考虑到12SiMoVNb钢材抗拉强度和该钢材容易产生裂纹的因素, 应选用碱性焊条, 甚至超低氢焊条或高韧性焊条。因此,选用J507MoVNbB(国标E5015- G) 焊条。

2. 1. 3　坡口形式及焊道顺序

坡口形式见图1。焊接顺序见图2。

2. 1. 4　工艺参数选择

焊接工艺参数见表2。

2. 1. 5　焊后热处理规范

焊后热处理规范见图3,当温度升至400℃以上时,加热速率不得大于180℃ /h; 恒温时间为2h, 在恒温期间内最高与最低温差应低于65℃ ; 恒温后的冷却速率不应大于55℃/h ,400℃ 以下可自然冷却。

热处理后对焊缝及热影响区进行金相组织和硬度检查,合格金相组织为回火索氏体, 不应有脆硬的马氏体组织; 硬度HB< 200为合格。