如何进行SA387-Cr12珠光体耐热钢热壁加氢反应器的焊接

    热壁加氢反应器工作温度410℃，工作压力4. 7MPa，介质为柴油、氢和硫化氢，筒体规格Φ2800mm×75mm，球形封头壁厚46mm。母材SA387-Cr12（日本），相当于我国的15CrMo。板材供货状态为淬火+回火，锻件供货状态为正火+回火。其化学成分和力学性能见表4-84、表4-85。

   (1)焊接性分析。

   (2)焊接性试验  进行了IIW热影响区最高硬度试验和斜Y形坡口焊接裂纹试验。结果表明：①预热或不预热热影响区最高硬度都不太高，但预热150℃可使热影响区最高硬度由HV296降为HV229；②在斜Y形坡口焊接裂纹试验中，室温下焊接且焊后未经消氢处理的试样，出现贯穿性裂纹，预热100℃焊后即行消氢处理的试样未出现裂纹。

   (3)热处理参数P值确定  热处理参数P值是以热处理加热温度680℃为固定参数，然后改变保温时间以得到不同的P值，随P值增大，强度会下降，伸长率会增加，断面收缩率则基本不变。根据工况确定的热处理加热温度为680℃，对应于不同保温时间的接头力学性能见表4-86，最后确定的热处理参数P值为19.73，对应热处理规范为680℃×5h。

   (4)焊接工艺评定  进行了SMAW+ SAW的组合评定。选择配套日本焊接材料：焊条为Φ4. 0mm CMA-96MB；焊丝一焊剂组合为Φ4. 0mm W-CM1和B-1CM。试件开上U下V坡口，U形坡口参数为β= 20°，R=8mm；V形坡口参数为α=70°±5°，p=10~12mm，b=4~ 6mm。焊接顺序为先以SMAW焊接内侧V形坡口，清根后以SAW焊接外侧U形坡口。管接头和锻件均采用SMAW焊。焊接参数见表4-87，接头力学性能试验结果见表4-88。

    表4-84    SA387-Cr12的化学成分（质量分数，%）

    表4-85    SA387-Cr12的力学性能

    表4-86    不同P值下的接头力学性能

    表4-87    焊接工艺评定的焊接参数

   (5)产品焊接

   1)工艺措施：①使用氧乙炔中性焰切割坡口，切割预热温度不小于150℃，切割边缘应机加工，然后100% MT合格；②焊前预热180℃，首道焊缝预热230℃，定位焊预热温度同首道焊缝，禁用氧化焰预热；③采用多层多道焊，所有焊缝均应连续施焊，一次完成；④控制首层焊缝成形系数（B/H）≥1.25，故首层焊缝应以较小热输入施焊，参数为：I=450A，U=30～32V，v=(30～32) m/h；⑤厚板焊接防止冷裂纹和消除残余应力尤为重要。而在U形坡口中，越接近焊缝表面，Si、Mn含量越高。故随焊层增加，层（道）间温度亦须相应增加，一般控制在240℃左右（大于预热温度）；⑥焊后立即进行(250~ 350)℃×2h后热并保温缓冷，冷却至室温后过48h方能进行探伤，探伤合格后再作焊后热处理。

   2)焊接参数：见表4-89。

    表4-88    焊接工艺评定的接头力学性能试验结果

    表4-89    产品的焊接参数

   3)焊后热处理：680℃×5h，升、降温速度小于等于100℃/h，入、出炉温度250℃。

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