柱塞气举排水采气装置35CrMo焊接实践

总结出35CrMo合金钢焊接工艺特点及冷裂纹防止措施，制定出合理的焊接工艺，使柱塞气举排水采气装置达到标准和设计使用要求，彻底解决焊接难题。

关键词：35CrMo;焊接工艺

长庆气田柱塞气举排水采气装置的质量好坏直接影响天然气开采的安全，而此部件中的焊接接头质量则是此部件中的关键。柱塞气举排水采气装置主要材料为35CrMo中碳合金钢，焊接性较低碳钢差。为使该部件焊接后性能能满足技术要求，需对35CrMo钢的焊接工艺、焊接质量进行分析、试验，以制定出合理可行的工艺规程实施。

1 焊接工艺分析

1.1 可焊性分析

国际焊接学会（ⅡW）推荐用于反映中、低合金结构钢淬硬和冷裂倾向的碳当量公式为：Ceq=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/0.15。根据公式可以计算出35CrMo的碳当量为0.587%～0.8167%（平均0.702%）。根据试验得知：当碳当量≥0.60%时，属于高淬透性的钢，冷裂纹倾向更进一步增加，可焊性较差。可见，35CrMo的可焊性较差。[1]

1.2 焊接工艺特点及冷裂纹防止措施

1.2.1 焊接工艺特点

由可焊性分析可知：35CrMo含碳量较高，并含有Cr、Mo等提高淬透性的元素，淬透性较高，一般情况下，焊接后焊接组织是硬而脆的高碳马氏体，不仅对冷裂纹敏感性大，而且焊后不经热处理时，热影响区的性能要达到基本金属的性能是不可能的。这种钢通常是在退火（或正火）状态下进行焊接。

1.2.2 冷裂纹的产生和防止措施

冷裂纹倾向大是中碳合金钢固有的[2]，防止焊接冷裂纹的产生，最根本的措施是减小焊缝冷却速度，可采用以下主要措施：一是焊前对工件进行预热，消除零件中的水分、锈迹、减小焊件与焊接熔池间的温差，避免气孔、淬硬层产生;二是控制层间温度、缓冷，可减小焊件与焊接熔池间的温差，避免淬硬层产生;三是焊后保温，把焊缝区的温度控制在Ms点以上，减少低温马氏体的形成量;四是焊后回火处理，将焊件重新加热到500℃，并保温一段时间随炉空冷，得到回火索氏体组织。

2 焊接工艺制定

2.1 焊接方法、设备及焊材的选择

为了避免冷裂纹的产生，焊接方法选用热量集中，而且焊接线能量越小越好。结合车间现有设备和焊工技能情况，采用氩电联焊;焊接设备选用直流弧焊机ZX7-500STG，采用直流反接法焊接，保证焊接过程稳定。焊丝选用H08Mn2SiA，焊条选用J857CrNi，焊接材料到厂后进行化学成分的检验，其熔敷金属化学成分检验结果满足设计要求。

2.2 母材及焊接参数的选择

按照ASMEⅪ《焊接和钎焊评定标准》，试件母材选用Φ89×16钢管，坡口选择为V型坡口，鈍边1±0.5，对口间隙2.5±0.5，坡口角度55°±5°（见表1）。

2.3 其他工艺措施

在焊接加工过程中还应采取以下措施：一是焊条预热，预热温度：300～400℃、预热时间0.5～1.0h;二是零件焊前预热，预热温度：>150℃;三是控制层间温度，温度控制：<350℃;若层间温度仍大于350℃的，采用自然冷却的方式冷却到350℃一下;四是焊后热处理温度：630±10℃;保温时间：2.5h，随后随炉冷却至室温。

2.4 无损检测与力学性能试验验证数据

按照要求进行X射线无损检测，结果合格。由表2、3中试验检测数据看出，焊接试件的各项技术指标均满足设计技术要求，焊接工艺评定结果为合格。其中弯曲试验经4次选取横向侧弯类型，试样厚度：8.8mm;弯轴直径：Φ40mm;弯曲角度：180°;试验合格：均未出现裂纹。

3 结论

柱塞气举排水采气装置所用材质35CrMo钢的焊接性能比较差，材料的淬硬倾向比较严重，极易产生冷裂纹。焊接过程中应该严格控制好材料的预热温度和层间温度，在焊接完成后应该立即进行消除应力热处理方法去除焊接应力。以此避免焊接过程中容易出现的质量问题。

参考文献：

[1]张文钺.金属熔焊原理及工艺（上册）[M].北京：机械工业出版社，1987.

[2]周振丰.金属熔焊原理及工艺（下册）.北京：机械工业出版社，1987

作者简介：

赵小兵（1971- ），男，汉族，陕西西安人，电焊工技师，主要从事压力容器焊接工作。

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