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15Mo3钢焊接存在的问题及采取的工艺措施

    我公司研制的30～50万kW燃煤电厂锅炉给水泵用最小流量控制阀，材料为15Mo3耐热钢，组焊结构。15Mo3属于珠光体耐热钢，其金相组织为珠光体 +铁素体，在焊接过程中易产生冷、热裂纹，而且热影响区易脆化，因此对15Mo3材料焊接工艺的研究是制造最小流量控制阀门的关键。

    1、15Mo3材料焊接性能的分析

    15Mo3钢的化学成分及机械性能见表 1， 其合金元素主要以固溶体和化合物两种形式存在于钢中。碳是碳化物的形式存在于钢中，它可以提高强度及淬硬性。含碳量的高低，对可焊性 、 焊接热裂纹的敏感性、热影响区裂纹倾向等均 有明显的影响。铬在钢中主要可提高钢的抗氧化能力，还可提高钢的耐腐蚀性，但由于碳元素与铬的亲和力较大，易形成铬的碳化物，因而对抗氧化性极为不利。硅溶入铁素体中起固溶强化作用，但它的有害作用是增加了回火脆性及晶粒长大倾向使焊接性能下降。

    在15Mo3钢中除 C、Si、Cr元素外，还含有Mn Mo等合金元素。这些元素提高了钢的机械性能、抗氧化性和热强性能。但通过碳当量的分析，这些元素在不同程度上对焊接性能产生影响。15Mo3的碳当量可根据国际焊接学会推荐的碳当量经验公式求出的。

    2 焊接 15Mo3的工艺措施

    15Mo3钢由于在焊接过程中温度分布不均，15Mo3钢焊接存在的问题及采取的工艺措施造成了温度应力和相变形成的组织应力。又由于焊后冷却速度快，可能出现部分马氏体组织而增加脆性 。这些都是产生冷、热裂纹及热 影响区脆化的主要原因。施焊时我们采取了以下工艺措施：

    (1)焊前退火处理 ，用以降低硬度 ，消除内 应力，减少裂纹倾向。

    (2)焊前预热 ，可减小焊后的冷却速度 ，改善接头的刚性，增加近缝区的塑性，降低组织应力，减少焊接的可淬性，同时降低了氢在近缝区的含量，提高抗裂能力。预热温度、板厚与碳当量有直接联系 (表 2)，碳当量越高、板越厚时 ，要求预热温度也越高。的壁厚，经过 小铁研式抗裂性试验，确定了预热 温度为 250~300~C。

    (3)焊后退火处理 (图 )，减小焊后的冷却速度，减少可淬性，消除焊接应力，降低氢的析集 作用，防止焊接裂纹。

    (4)防止过热 ，可提高焊接接头的塑性 ，提高焊缝的机械性能 采取减少线能量即小电流 焊接，短弧操作，焊后保温缓冷，避免出现马氏体。

    3 其他

    (1)焊接材料的选择 ，应力求使焊缝材料的 化学成分与母材接近，以保证耐热 、耐腐蚀等使用性能的要求。我们选用的热 t07电焊 条是低 氢型焊条，其化学成分和机械性能 (表 3)与 15Mo3钢接近，冲击韧性和延伸率较高，抗裂性好，可以保证15Mo3锕的使用性能要求。

    (2)热 J07焊条焊前必须进行 350"C烘干， 保温 2小时，随烘随用。

    (3)清除坡口和两侧的水、油污、锈蚀及氧化皮等异物。

    (4)直流电源 ，焊条接正极经过工艺试验和生产实践对焊缝100射线探伤检查，全部符合 GB3323～8．2的Ⅱ级标准，达到阀门设计的各项技术要求。最小流量控制阀已经部级鉴定合格。