14CR1MOR钢
胡嘉明 于欣
摘 要：对焦炭塔14Cr1MoR钢板的焊接性进行分析，制定合理的焊接工艺，采用埋弧焊的方法，对焊前预热、层间温度、焊后消氢进行严格控制，顺利完成了焦炭塔的制造。
关键词：焦炭塔 14Cr1MoR钢板 焊接
0前言
七台河宝泰隆圣迈煤化工有限责任公司订购的焦炭塔（Φ4850mmx30619mmxδ40mm）主体材料为14Cr1MoR钢板，此种钢板是临氢设备用耐热钢。该材料焊接过程中易产生冷裂纹，因此要成功进行该材料的焊接，就必须对14Cr1MoR钢板的焊接选择合适的焊接材料，制定合理的焊接工藝。
1 14Cr1MoR钢板可焊性分析
14Cr1MoR钢板的化学成分组成见表1。
14Cr1MoR钢板可焊性分析
14Cr1MoR钢是一种低合金珠光体耐热钢，其力学性能增加了高温屈服性能要求，对0℃夏比冲击吸收能量KV≥34J，供货状态要求正火+回火。
根据国际焊接学会推荐的碳当量计算公式：
CE=C+Mn/6+1/5（Cr+Mo+V）+1/15（Ni+Cu） （质量分数，%），由表1中数据计算得出CE=0.5056%。当CE<0.4%时，钢材的焊接性能良好，不需要焊前预热即可焊接；当0.4%
由于14Cr1MoR钢的CE=0.5056%，钢材有一定的淬硬倾向，易产生冷裂纹。因此，基层钢焊接应焊前预热、控制层间的温度并进行消氢处理，以防止接头形成淬硬倾向，防止热影响区的晶粒变粗。在施焊14Cr1MoR钢时，控制焊接接头的H含量是控制焊后该钢产生冷裂纹的重要措施之一。这就要求选择匹配的焊接材料既能保证焊缝的化学成分还要保证焊后接头力学性能尤其是0℃冲击韧性，具体的工艺措施采取焊前预热、焊接过程中控制层间温度、焊后消氢处理等。
2 焊接材料和焊接方法
焊接材料应选用同母材化学成分相近的材料并严格控制焊接材料中的S、P等杂质含量。结合以上分析，确定采用埋弧焊，选用H10Cr1MoA焊丝+SJ603焊剂。焊接材料的化学成分见表2。
3 焊接工艺评定
按照NB/T47014-2005《承压设备焊接工艺评定》和《焦炭塔工程技术条件》对14Cr1MoR钢的焊接进行了焊接工艺评定。
焊接工艺评定试板的坡口见图1。试板焊接完成并经无损检测合格后，对切取冲击试件的试板进行最小程度热处理（Min.PWHT：690℃±14℃x6h），对切取拉伸和弯曲试件的试板进行最大程度热处理（Max.PWHT：690℃±14℃x20h）。最终对焊接工艺评定试板的力学性能和弯曲试验进行了检验。
3.1 焊接工艺参数
焊前预热、焊后热处理是防止焊接产生冷裂纹的重要工艺措施。焊接前坡口两侧100mm以内需预热至150℃；施焊中层间温度控制在150℃-250℃之间，焊后立即对焊缝进行300℃-350℃，2h消氢处理。表3给出了焊接工艺参数。
3.2 试板力学性能试验
焊接工艺评定试板焊接后焊缝表面成形美观，熔合良好。经无损检测合格，分别进行最小和最大热处理后，分别进行了常温拉伸、高温拉伸、弯曲试验和0℃冲击吸收能量力学性能试验。各试验均合格，所选的焊接方法、焊接材料及焊接工艺参数完全满足要求，可用于产品焊接。
4 产品焊接
4.1 焊前准备
14Cr1MoR钢板焊接的坡口形式如图1，焊接前焊缝100mm以内清除铁锈和油污等可能引起焊接缺陷的因素，坡口按JB/T4730-2005进行100%MT检测，Ⅰ级合格。焊接前焊缝两侧100mm以内预热至150℃以上。
4.2 产品施焊
施焊的焊工均需持证上岗，按照焊接工艺规程领取埋弧焊焊丝和焊剂，焊剂需烘干。焊接过程中的电流和电压等参数按照焊接工艺规程执行，严格控制层间温度在150℃-250℃以内。
4.3 焊后消氢
停止焊接立即对焊缝进行300℃-350℃ 2h消氢处理。
5 结论
通过分析14Cr1MoR钢板的焊接性能，采用合理的焊接工艺，严格控制焊前预热、层间温度和焊后消氢处理等工艺措施，有效的防止了焊接裂纹的产生，确保了焊接接头的力学性能，顺利完成了焦炭塔的制造。
参考文献：
[1]中华人民共和国行业标准，《承压设备焊接工艺评定》（NB/T47014-2011），2011年7月1日发布。
[2] 中华人民共和国行业标准，《压力容器焊接规程》（NB/T47015-2011），2011年7月1日发布。
[3] 中华人民共和国行业标准，《承压设备产品焊接试件的力学性能检验》（NB/T47016-2011），2011年7月1日发布。
