15MnVR钢在水电站压力钢管中的焊接技术

摘要：本技术是在云南保山苏帕河阿鸠田引水式电站压力钢管（该电站钢管采用15MnVR合金结构钢）焊接试验基础上及焊接施工过程中总结出来的，在此强调了焊接该钢时应特别注意的事项，对于其他一般性焊接要求，15MnVR钢的焊接仍需遵守DL/T5017—93《压力钢管制造安装及验收规范》有关标准或规范的规定。

关键词：钢管 材料 焊接 技术

1、材料

1.1、15MnVR钢（母材）

1.1.1、15MnVR钢特性

15MnVR钢属于正火状态下交货的合金结构容器钢。（正火钢是指在固溶强化的基础上，通过沉淀强化和细化晶粒来进一步提高强度和保证韧性的一类低合金高强钢）

15MnVR钢化学成分表：

钢号

化 学 成 分（%）

C

Mn

Si

V

Ti

Nb

MO

N

RE加入量

S

P

15MnVR

≤0.18

1.2~1.6

0.20~0.6

0.04~0.12

≤0.035

≤0.035

焊接工艺卡片见附录1

8、15MnVR钢的焊接要求

1定位焊：定位焊一般焊在后焊侧坡口内，后焊坡口侧焊前必须清除定位焊道，定位焊长应为80mm，间距350mm。

2施焊前，应检查坡口组对质量，如发现尺寸超差或坡口及其附近有缺陷，应处理后放可施焊。

3焊工要严格按照15MnVR钢的焊接工艺卡进行施焊。

4焊接检查员在施焊过程中必须严格监测和控制预热温度、道间温度及焊接线能量，并对每条焊缝进行实际施焊规范参数记录。

5严禁在非焊接部位的母材上引弧，试电流及焊接临时支架。

6除焊缝外，埋弧焊及手工焊均应设引弧板（引入板和引出板），其尺寸为：埋弧焊大于等于50×100mm2，手弧焊可适当掌握。

7双面焊的焊缝，一侧焊后，另一侧可采用碳弧气刨清根。清根时埋弧焊必须清到第一道缝完全露出，手工焊第一道缝必须完全清楚。碳弧气刨清根用压缩空气包含水分和油分加以限制。

8多层多道焊时，将每道的溶渣、飞溅仔细清理，自检合格后，方可进行下一道焊接。焊缝的表面尽可能平滑，咬边、焊瘤、焊趾过度角过大的部位要用细纱轮仔细打磨，使表面光滑平整。

9每条焊缝进行编号，并记下施焊焊工姓名或代号存档。禁止打焊工钢号。工卡具的去除严禁用锤击法，应用碳弧气刨或气割在离管壁3mm以上外切除，严禁损伤母材，然后用砂轮打磨平整，并进行渗漏探伤和磁粉探伤，由于特殊原因中途停焊时，应立即进行后热保温，再次焊接时应全部进行预热后方可按原焊缝要求进行焊接。

9、焊件矫形及后热消除应力

9.1、焊件矫形应用机械方法进行，不得热矫形。

9.2、消除焊接应力，采用加热到250—300℃后热方法，保温1.2h—1.8h，分阶段降温方法。

10、焊缝质量检验

10.1、焊缝焊后，首先进行外观检查。外观检查合格后方可进行内部质量检查，内部质量无损检查在焊缝焊完48h后进行。

10.2、焊缝外观质量及内部质量检查按GB3323—1987《钢熔化焊接对接接头射线照相和质量分级》、GB11345—1989《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》、JB3965—1985《钢制压力容器磁粉探伤》等规范要求进行。

11、修补

手工焊或埋弧焊如果出现了问题就要进行修补，修补注意如下几条：

11.1、焊件表面被电弧、碳弧气刨等损伤处必须用砂轮打磨、平滑过度，然后应进行渗漏或磁粉探伤。打磨深度超过板厚10%或大于2mm时，应进行焊接修补。

11.2、焊缝内部超标缺陷，表面裂纹修补前，应分析原因，指定切实可行的修补方案。

11.3、局部焊缝修补时预热应在修补处四周15mm范围内进行，预热温度控制在120—170ºC。

11.4、焊缝缺陷可用碳弧气刨，砂轮机打磨方法清除，不允许用电弧或气刨火焰熔除，用碳弧气刨清除后再用砂轮机清除渗碳层。焊缝缺陷清除后，不允许有毛刺和凹痕，坡口底部应圆滑过渡。

11.5、焊缝缺陷修补施焊与原焊缝相同，焊接修补后要后热，后热温度与原焊缝相同。

11.6、缺陷修补只允许一次，同一部位修补超过一次应经焊接技术负责人研究批准后方可进行。

11.7、修补后按原焊缝的质量要求，检查方法对修补处及其附近进行100%检查。其中内部质量检验应再修补完成48h后进行。

12、结束语

目前，我国水电建设突飞猛进，不仅机组发电容量增大，钢管直径越来越大，其建设项目的比重大副度增加，管线压力越来越高，管线钢等级40公斤级、60公斤级、70公斤级等高强钢的使用日趋广泛。我局长期致力于水电站压力钢管制造，进行多方面的研究开发工作，为我国水电事业的建设作出了贡献。附录1 焊接工艺卡片1

单位名称：中水十一局机电安装分局阿鸠田项目部

焊接工艺评定报告编号：2003-10

焊接方法：手工电弧焊 机械化程度：手工

焊接接头：

坡口形式：偏心双V形坡口 衬垫：无

焊接层次和顺序：见上图

母材：

阿鸠田电站板厚δ=28~46mm，15MnVR的钢管，与板厚δ=28~46mm，15MnVR的钢管环缝对接焊缝；单节管节组装纵缝对接焊缝。

焊接材料：

焊条牌号：E5015 规格：ф3.2、ф4.0、ф5.0

焊接位置：

对接焊缝的位置：平位

焊接方向：向下

预热：（板厚≥32mm，采用预热）

预热温度：150℃—200℃

层间温度：<200℃

焊接工艺卡片1（续表）

焊后热处理：（板厚≥32mm）

温度范围：250℃—300℃

保温时间：1.2h（δ=32）、1.4h（δ=34—36）、1.6h（δ=40）、1.8h（δ=46）

保持预热时间：0.5h

加热方式：履带式电加热器

电特性：

电流种类：直流 极性：直流反接

焊接电流范围：ф3.2 95-105A、ф4.0 155-175A、ф5.0 200-215A

电弧电压：ф3.2 19.6-22V、ф4.0 22-25V、ф5.0 24-28V

（按所焊位置和厚度，分别列出电流和电压范围，记入下表）

焊道

焊接方法

填充材料

焊接电流

电弧电压（V）

焊接速度（cm/min）

线能量（KJ/cm）

牌号

直径

极性

电流（A）

技术措施：

手工电弧焊水平向下焊接，焊条摆动4-6mm，在焊前，焊道坡口及两侧30-50mm宽的范围内的铁锈、油污、水分等杂质清理干净，每道层间焊缝药皮清理干净。阿鸠田电站钢管的钢板厚度较厚，采用多层多道焊接方法，背面采用碳弧气刨方法清根。对板厚δ=46mm的岔管，各管节焊接采用风铲震动锤击消除焊接应力。

编制

日期

审核

日期

批准

日期

焊接工艺卡片2

单位名称：中水十一局机电安装分局阿鸠田项目部

焊接工艺评定报告编号：2003-16

焊接方法：埋弧自动焊 机械化程度：半自动

焊接接头：

坡口形式：偏心双V形坡口 衬垫：无

焊接层次和顺序：见上图

母材：

阿鸠田电站板厚δ=28~46mm，15MnVR的钢管，与板厚δ=28~46mm，15MnVR的钢管环缝对接焊缝；单节管节组装纵缝对接焊缝。

焊接材料：

焊丝牌号：H10Mn2 规格：ф4.0、ф5.0 焊剂牌号：HJ431

焊接位置：

对接焊缝的位置：平位

焊接方向：向下

预热：（板厚≥32mm，采用预热）

预热温度：150℃—200℃

层间温度：<200℃

焊接工艺卡片2（续表）

焊后热处理：（板厚≥32mm）

温度范围：250℃—300℃

保温时间：1.2h（δ=32）、1.4h（δ=34—36）、1.6h（δ=40）、1.8h（δ=46）

保持预热时间：0.5h

加热方式：履带式电加热器

电特性：

电流种类：直流 极性：直流反接

焊接电流范围：ф4.0 600-650A、ф5.0 700-750A

电弧电压：ф4.0 32-34V、ф5.0 36-39V

（按所焊位置和厚度，分别列出电流和电压范围，焊工记入下表）

焊道

焊接方法

填充材料

焊接电流

电弧电压（V）

焊接速度（cm/min）

线能量（KJ/cm）

牌号

直径

极性

电流（A）

技术措施：

埋弧半自动弧焊水平向下焊接，在焊前焊道坡口及两侧30-50mm宽的范围内的铁锈、油污、水分等杂质清理干净，每道层间焊缝药皮清理干净。阿鸠田电站钢管的钢板厚度较厚，采用多层多道焊接方法，背面采用碳弧气刨方法清根。对板厚δ=46mm的岔管，各管节焊接采用风铲震动锤击消除焊接应力。

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