許多塔制造中主體材料采用耐熱鋼15CrMoR,由于塔體不斷經(jīng)受冷熱疲勞, 軸向和縱向溫差引起局部的塑性變形, 長(zhǎng)期使用易造成塔體鼓脹。而14Cr1MoR 鋼在小于600 ℃溫度下有較好的熱強(qiáng)度及抗氧化抗氫、硫腐蝕性能。對(duì)14Cr1MoR 鋼板進(jìn)行焊接工藝試驗(yàn),以制定合理的焊接工藝。
2.1 確定焊接方法及焊材
　　通過(guò)對(duì)14Cr1MoR 鋼板的化學(xué)成分以及主要力學(xué)性能指標(biāo)進(jìn)行分析及測(cè)試。為保證熱膨脹系數(shù)、焊縫金屬成分和性能與母材相匹配,且具有必要的熱強(qiáng)度性,選定焊接用的電焊條牌號(hào)為R307BL ,焊接方法為焊條手工電弧焊。
　　根據(jù)塔實(shí)際厚度并按焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)要求,選用厚度δ= 20 mm 14Cr1MoR 鋼板進(jìn)行焊接試驗(yàn)。
2.2 焊接工藝參數(shù)的確定
　　由于該種材料的焊接工藝及焊接方法目前還沒(méi)有公開(kāi)的資料可供借鑒,因此,針對(duì)該種材料的化學(xué)成分及力學(xué)性能按常規(guī)的焊接試驗(yàn)思路制定了主要控制點(diǎn),即預(yù)熱溫度、層間溫度、后熱溫度、焊后熱處理溫度及輸入線能量5 個(gè)參數(shù)。參考已成熟的鉻鉬鋼焊接工藝,選擇預(yù)熱溫度為160～200 ℃, 層間溫度為160～250 ℃,后熱溫度為200～250 ℃,焊后熱處理溫度按焦炭塔設(shè)計(jì)文件要求為:690 ℃±14 ℃×2 h 并緩慢冷卻。試驗(yàn)結(jié)果: 100 % RT 探傷按JB4730 —94 的Ⅱ級(jí)合格;主要力學(xué)性能指標(biāo):抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率、斷面收縮率均合格,焊接試件母材區(qū)、熱影響區(qū)的常溫及0 ℃沖擊吸收功均合格,但焊縫區(qū)3 個(gè)試樣的0 ℃沖擊吸收功及2 個(gè)試樣的常溫沖擊吸收功不合格

　　該試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明用常規(guī)的焊接方法焊接14Cr1MoR 鋼板,沖擊韌性不能滿足設(shè)計(jì)要求。出現(xiàn)這種情況的原因是14Cr1MoR 鋼焊縫區(qū)在回火時(shí),可能存在回火脆性傾向,因而隨著溫度的升高,會(huì)使沖擊韌性下降,甚至開(kāi)裂。
　　基于這種考慮,重新制定工藝參數(shù)再次進(jìn)行焊接試驗(yàn)。為了避開(kāi)Cr - Mo 鋼400～700 ℃的回火脆化敏感區(qū),同時(shí)滿足設(shè)計(jì)要求,選擇焊后熱處理溫度704 ℃,恒溫2 小時(shí)后緩慢冷卻;仍按設(shè)計(jì)要求選用牌號(hào)為R307BL 的焊條進(jìn)行焊接; 控制預(yù)熱和層間溫度不超過(guò)250 ℃, 并控制在200～250 ℃之間; 通過(guò)控制焊接參數(shù)(電流、電壓及焊接速度) 來(lái)控制焊接輸入線能量,同時(shí)采用多層多道焊、窄道焊及小幅擺動(dòng)焊條(擺動(dòng)參數(shù)為0～8 mm) 進(jìn)行焊接。
　　接頭性能測(cè)試表明達(dá)到了預(yù)期的效果,沖擊吸收功全部合格,滿足設(shè)計(jì)要求,

　　對(duì)比兩次焊接試驗(yàn)接頭熱影響區(qū)金相照片,表明沖擊功偏低時(shí),金相組織晶粒明顯不均勻分布和變大。
　　模擬實(shí)際焊接工況進(jìn)行試驗(yàn), 確定的焊接工藝參數(shù)(見(jiàn)表7) 為: (1) 焊前需預(yù)熱焊縫處及兩側(cè)各100 mm,預(yù)熱溫度為200～250 ℃, 焊接過(guò)程中控制層間溫度不超過(guò)250 ℃; (2) 嚴(yán)格控制線能量,盡量采用小的線能量; (3) 焊接結(jié)束立即對(duì)試板采取200～250 ℃后熱處理, 時(shí)間2小時(shí), 待后熱處理緩慢冷卻后, 再對(duì)試板進(jìn)行焊后熱處理, 熱處理溫度為704 ℃,恒溫2 小時(shí)后緩慢冷卻。焊后按照J(rèn)B4730 —94 對(duì)試板進(jìn)行100 %UT 探傷, 100 %RT 探傷, 均合
格。參照J(rèn)B4708 —2000《鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定》及GB/ T4338 —1995《金屬材料高溫拉伸試驗(yàn)》在試板上截取焊接接頭試樣進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)及化學(xué)成分分析試驗(yàn)。各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合要求。

3 結(jié)語(yǔ)
　　試驗(yàn)證明,選用此種焊接工藝及方法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)焦炭塔的焊接,能夠完全滿足設(shè)計(jì)要求的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和使用性能。評(píng)定合格的焊接工藝及方法, 為焊接同種鋼材奠定了良好的基礎(chǔ)。