1Cr5Mo合金鋼管選用Cr25-Ni20焊材代用熱507的可行性研究
在某延遲焦化裝置,管線工作溫度低于425℃,材質為1Cr5Mo同種鋼焊接,設計選用管道焊材為熱507。因現場施工條件限制難于進行焊后熱處理時,經設計部門同意,選用了高鉻鎳(25%-13%以上)奧氏體焊接材料進行焊接,焊后不做熱處理。焊接采用奧氏體焊條焊接1Cr5Mo,是一種低匹配的焊接,即焊縫的強度低于母材。從某種意義來說應是以低代高。
其優點為:
(1) 焊縫中奧氏體能溶解較多的氫,因而減少了散擴到近縫區的氫量。
(2) 焊縫金屬冷卻之后的強度較低而塑性好,因而減少了拘束應力。
(3) 由于焊縫金屬無AF+P之類相變,當冷到450℃左右時,就產生了較大的拉應力,因而使熱影響區金屬在此拉應力作用下前提發生奧氏體分解,于是增大氫的散出量,故不易出現冷裂紋。
但是,此類焊接卻有一個致命的弱點,即在焊縫邊緣的不完全混合區中會出現高Cr、Ni層,其淬硬性很強。可能在此發生冷裂或其它形式的脆斷。因此,必須嚴格限制其使用范圍。前述某焦化裝置還出現過多起因此類焊接而導致法蘭裂紋事故。此類接頭在高溫下長期工作,則會發生碳由母材向焊縫擴散而導致斷裂失效。針對上述發生過和可能要發生的事故及現象,可采取下列相應對策:
(1) 焊接1Cr5Mo管道及法蘭最合適的焊材應選熱507,并應嚴格焊接工藝規程施工。
(2) 在現場臨時搶修不具備熱處理的條件下,須經有關技術人員批準后方可用奧氏體型不銹鋼焊條施焊,并優先選用Cr25-Ni20焊條,但應嚴格控制其使用(如溫度,壓力,介質較緩和)。
(3) 在操作中定期檢查,檢測熱油或臨氫管線的腐蝕,特別是在用異質接頭處的開裂或腐蝕情況。(4) 設計單位應考慮選用帶頸對焊鋼制管法蘭,這樣將大大減少法蘭與接管處現場焊接及熱處理的困難,也會減少法蘭因變形而導致泄漏的概率。