【无缝钢管】角钢好品质经得住考验

记者看到，以“芯生无限，助力数实融合”青海无缝钢管为主题，展厅按照不同主题划分为推进摩尔定律、青海附近促进数字化转型、青海附近构建可持续美好未来、青海附近推动AI普及化四大区域，展示着零售、青海附近PC、青海附近数据中心等领域的多项技术和解决方案，中美青年创客大赛获奖作品，青海无缝钢管以及推动AI普及化的成果等。“今年不仅展示了在智能零售、青海附近无缝钢管加速人工智能落地等多个领域的成果和方案，还宣布了与产业伙伴的合作。”英特尔公司副总裁、青海附近英特尔中国区公司事务总经理周兵介绍。以上只是服贸会盛况的一隅。今年的服贸会参展企业规模进一步扩大，青海无缝钢管共有2400余家企业线下参展，展览展示总规模15.5万平方米，均超过上届；参展企业国际化、青海附近专业化水平提高，59个和24个国际组织设展办会，总数比上届多12个，整体国际化率超过20％。青海无缝钢管规模提升的背后是中国服务业快速发展所带来的机遇。在9月3日举行的服务贸易发展高峰论坛上，商务部党组副书记、青海附近国际贸易谈判代表兼副部长王受文给出一组数据，今年上半年，服务业占中国GDP的比重达到了56％，对中国经济增长的贡献率为66％；在利用外资方面，青海无缝钢管服务业利用外资占到我国全部利用外资的70％以上；青海无缝钢管2022年中国服务进出口总额达到了8891亿美元，连续第九年位居全球第二。

青海15CrMoG无缝钢管可回收，符合环保、节能、节约资源的战略，政策鼓励扩大15CrMoG无缝钢管的应用领域。 我国15CrMoG无缝钢管消费量占钢材总量的比重仅为发达的一半，15CrMoG无缝钢管使用领域扩大为行业发展提供更广阔的空间。针对15CrMoG钢的焊接性的工作特点，根据以往的经验，参照国外提供的焊接工艺卡，我们选择了两种方案进行焊接试验。方案Ⅰ：焊接预热，采用ER80S-B2L焊丝，T1G焊打底，E8018-B2焊条，青海15CrMoG无缝钢管焊条电弧焊盖面，焊后进行局部热处理。方案Ⅱ：采用ER80S-B2L焊丝，T1G焊打底，E309Mo-16焊条，焊条填充电弧焊盖面，焊后不进行热处理。焊丝和焊条的化学成分及力学性能见表1。焊后热处理采用方案Ⅰ焊接的试件，焊后应进行局部高温回火处理。热处理的工艺为：升温速度为200℃/h，升到715℃保温1小时15分钟，降温速度100℃/h，降到300℃后空冷。具体采用JL-4型履带式电加热器（1146×310）包绕焊缝，用硅酸铝棉层保温，保温层厚度50mm，青海15CrMoG无缝钢管温度控制采用DJK-A型电加热器自动控温仪。焊接工艺评定试验结果试验方案 拉伸试验 弯曲试验 冲击韧性试验aky（J/cm2）抗拉强度δb/Mpa 断裂部位 弯曲角度 面弯 背弯 焊缝 熔合线 热影响区(HAZ)方案Ⅰ 550/530 母材 50。 合格 合格 84.8 162 135.6方案Ⅱ 525/520 母材 50。 合格 合格 79.4 109.2 96.715CrMo焊接工艺2.1 焊接材料针对15CrMo钢的焊接性及现场高压管道的工作特点，根据以往的经验，参照国外提供的焊接工艺卡，我们选择了两种方案进行焊接试验。方案Ⅰ：焊接预热，采用ER80S-B2L焊丝，T1G焊打底，E8018-B2焊条，焊条电弧焊盖面，焊后进行局部热处理。方案Ⅱ：采用ER80S-B2L焊丝，T1G焊打底，E309Mo-16焊条，焊条填充电弧焊盖面，焊后不进行热处理。焊丝和焊条的化学成分及力学性能见表1。青海15CrMoG无缝钢管表1 焊接材料的化学成分和力学性能型号 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 25E8018-B2 0.070.7 0.3 1.1 0.5 ≤0.04 ≤0.03 550 19E309Mo-16≤0.12 0.5～2.5 0.9 22.0～25.0 12.0～14.0 2.0～3.0≤0.025≤0.035 550 252.2 焊前准备试件采用15CrMoG无缝钢管,规格为φ325×25，坡口型式及尺寸见图1。焊前用角向磨光机将坡口内外及坡口边缘50mm范围内打磨至露出金属光泽，然后用丙酮清洗干净。试件为水平固定位置，对口间隙为4mm，采用手工钨极氩弧焊沿园周均匀点焊六处，每处点固长度应不小于20mm。焊条按表2的规范进行烘烤。表2 焊条烘烤规范焊条型号 烘烤温度 保温时间E8018-B2 300 ℃ 2hE309Mo-16 150 ℃ 1.5h2.3 焊接工艺参数按方案Ⅰ焊前需进行预热，根据Tto-Bessyo等人提出的计算预热温度公式：To＝350√[C]-0.25（℃） 式中，To——预热温度，℃。[C]＝[C]x [C]p [C]p＝0.005S[C]x[C]x＝C （Mn Cr）/9 Ni/18 7Mo/90 式中，[C]x——成分碳当量；[C]p——尺寸碳当量； S——试件厚度（本文中S＝25mm）；[C]x＝C （Mn Cr）/9 7/90Mo＝0.361[C]p＝0.045 则To＝138℃因此预热温度选为150℃。采用氧-乙炔青海15CrMoG无缝钢管焰对试件进行加温，先用测温笔粗略判断试件表面的的温度（以笔迹颜色变化快慢进行估计），用半导体点温计测定，测量点至少应选择三点，以保证试件整体均达到所要求的预热温度。焊接时，层采用手工钨极氩弧焊打底，为避免仰焊处焊缝背面产生凹陷，送丝时采用内填丝法，即焊丝通过对口间隙从管内送入。其余各层采用焊条电弧焊，共焊6层，每个焊层一条焊道。方案Ⅰ和方案Ⅱ的焊接工艺参数见表3、4。按方案Ⅰ焊表3 方案Ⅰ的焊接工艺参数焊道名称青海15CrMoG无缝钢管 焊接方法 焊接材料 焊材规格/mm 焊接电流/A 电弧电压/V 预热及层间温度 热处理规范打底层 钨板氩弧焊 ER80S-B2L φ2.4 110 12填充层 焊条电弧焊 E8018-B2 φ3.2 5 85～90 23～25150℃ 715。×75min盖面层 焊条电弧焊 E8018-B2 φ3.2 5 85～90 23～25表4 方案Ⅱ的焊接工艺参数焊道名称 焊接方法 焊接材料 焊材规格/mm 焊接电流/A 电弧电压/V 预热及层间温度 热处理规范打底层 钨板氩弧焊 ER80S-B2L φ2.4 110 12填充层 焊条电弧焊 E309Mo-16 φ3.2 90～95 22～24 / /盖面层 焊条电弧焊 E309Mo-16 φ3.2 90～95 22～24接时青海15CrMoG无缝钢管，层间温度应不低于150℃，为防止中断焊接而引起试件的降温，施焊时应由二名焊工交替操作，焊后应立即采取保温缓冷措施。2.4 焊后热处理采用方案Ⅰ焊接的试件，焊后应进行局部高温回火处理。热处理的工艺为：升温速度为200℃/h，升到715℃保温1小时15分钟，降温速度100℃/h，降到300℃后空冷。具体采用JL-4型履带式电加热器（1146×310）包绕焊缝，用硅酸铝棉层保温，保温层厚度50mm，温度控制采用DJK-A型电加热器自动控温仪。3 焊接工艺评定试验试件焊后按JB4730-94《压力容器无损检测》标准进行的超声波探伤检验，焊缝Ⅰ级合格。按JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》标准进行焊接工艺评定试验。评定结果见表5。表5 焊接工艺评定试验结果试验方案 拉伸试验 弯曲试验 冲击韧性试验aky（J/cm2）抗拉强度δb/Mpa 断裂部位 弯曲角度 面弯 背弯 焊缝 熔合线 热影响区(HAZ)方案Ⅰ 550/530 母材 50。 合格 合格 84.8 162 135.6方案Ⅱ 525/520 母材 50。 合格 合格 79.4 109.2 96.7从拉伸试验结果可知，两种方案的拉伸试样全部断在母材，说明焊缝的抗拉强度高于母材；弯曲试验全部合格，青海15CrMoG无缝钢管说明焊缝的塑性较好。根据表5中的冲击韧性试验结果可知，方案Ⅰ的冲击韧性明显高于方案Ⅱ，证明方案Ⅰ的焊后热处理规范比较理想，高温回火不仅达到了改善接头组织和性能目的，而且使韧性与强度配合适当。从室温机械性能结果可知，所推荐的两种焊接工艺方案均可用于现场施工。方案Ⅰ采用了与母材成分接近的焊条，焊缝性能同母材匹配，焊缝应具有较高的热强性，焊缝在高温下长期使用不易破坏。难点是焊后热处理规范较为严格，青海15CrMoG无缝钢管回火温度和保温时间及加热和冷却速度控制不当反而会引起焊缝性能下降。方案Ⅱ采用了奥氏体不锈钢焊条施焊，虽然可以省去焊后热处理，但由于焊缝与母材膨胀系数不同，长期高温工作时可发生碳的扩散迁移现象，容易导致焊缝在熔合区发生破坏。因此，从使用可靠性考虑，现场采用方案Ⅰ施焊更为稳妥。4 结论15CrMo钢厚壁高压管的焊接采用两种焊接方案均为可行。为了保证焊缝性能同母材匹配且具有较高的热强性，采用方案Ⅰ效果更佳，关键是要严格控制焊后热处理工艺。方案Ⅱ虽可省去焊后热处理，但焊缝在高温下发生碳的迁移扩散而导致焊缝破坏的可能性不容忽视，因此，只有在焊后无法进行热处理时才慎重采用。