一种针状焦装置厚壁合金管道的焊接方法
阅读说明：本技术 一种针状焦装置厚壁合金管道的焊接方法 (Welding method for thick-wall alloy pipeline of needle coke device ) 是由 李建岭 郑志刚 刘伟 于 2020-11-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种针状焦装置厚壁合金管道的焊接方法,所述合金管道材质为1Cr5Mo材质,包括如下步骤：选材、坡口制备及接头组对、焊前预热、多层多道焊接及热处理,本发明的焊接方法通过合适的选材,焊接坡口的制备以及采取多层多道焊,可以减少焊接热输入,控制焊接线能量,而且后层焊道对前层的热处理能细化晶粒,改善焊接接头的综合性能；焊后热处理时,先进行预热处理,使奥氏体全部转变成马氏体,之后再进行回火热处理,可降低接头各区的硬度,提高其韧性、变形能力和高温持久强度,并消除接头内应力,大大减少焊接裂纹的产生。(The invention discloses a welding method of a thick-wall alloy pipeline of a needle coke device, wherein the alloy pipeline is made of 1Cr5Mo, and the welding method comprises the following steps: the welding method can reduce welding heat input, control the energy of a welding line, refine grains by the heat treatment of a front layer by a rear layer weld bead and improve the comprehensive performance of a welding joint by proper material selection, preparation of the welding groove and adoption of multilayer multi-pass welding; during postweld heat treatment, the preheating treatment is firstly carried out to ensure that austenite is completely converted into martensite, and then the tempering heat treatment is carried out, so that the hardness of each area of the joint can be reduced, the toughness, the deformability and the high-temperature endurance strength of the joint can be improved, the internal stress of the joint can be eliminated, and the generation of welding cracks can be greatly reduced.)
技术领域
本发明涉及合金管道焊接技术领域，具体涉及一种针状焦装置厚壁合金管道的焊接方法。
背景技术
针状焦是制造高功率和超高功率电极的优质材料，目前国内针状焦市场刚刚起步。针状焦装置生产工艺高温高压的特性，在管道材质选用方面，主要选用中合金耐热钢，合金钢管道作为针状焦装置的重要组成部分，发挥着至关重要的作用。
1Cr5Mo材质的合金钢管道具有较好的耐高温性能和抗高温氧化腐蚀性能，但具有较高的空淬倾向；采用常规的焊接方法，其焊接质量难以得到保证，焊接后容易产生焊接冷裂纹，并容易发生扩展。
为此，为了得到优质焊接接头，保证管道安装质量，如何解决上述现有技术存在的不足，并科学的制定焊接和热处理工艺参数，并在安装过程中加以严格控制至关重要。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种针状焦装置厚壁合金管道的焊接方法。
为了达到以上目的，本发明提供如下技术方案：一种针状焦装置厚壁合金管道的焊接方法，所述合金管道材质为1Cr5Mo材质，包括如下步骤：
步骤一：选材：选取与待焊接管道材质中合金成分相同的焊丝及焊条；
步骤二：坡口制备及接头组对：在待焊接管道的待焊接端加工坡口，并将两相邻管道间的坡口进行组队，组队间隙控制在2.5 mm～3.5 mm；坡口呈U型或V型；
步骤三：焊前预热，预热温度控制在250℃～300℃之间，加热范围为焊缝两侧至少100mm范围内；
步骤四：多层多道焊接：焊接过程中采取多层多道的焊接方式，每层焊道厚度≤3mm，每道焊缝宽度≤8mm；其中焊接过程中层间温度不低于预热温度；
其中在点焊固定时，采用过桥形式点焊，点焊厚度为3mm，在打底焊焊到此位置时使用砂轮机磨掉焊点；
步骤五：热处理：待焊接完毕后，先将焊缝冷却到100～125℃后，恒温1～2 h，再进行热处理
热处理时先采用760℃ ～780℃高温回火热处理，恒温时间2h；其中，升温速度≤220℃／h，降温速度≤260℃／h，恒温结束后冷却至300℃后，可自然冷却。
作为本发明的一种改进，所述步骤一中焊丝选用H1Cr5Mo焊丝，所述焊条选用R507焊条。
作为本发明的一种改进，所述步骤四中多层多道焊接时，初始焊道采用TIG焊，焊接温度控制在210℃～250℃。
作为本发明的一种改进，所述步骤三中焊前预热时，通过可控温式电加热法进行加热。
作为本发明的一种改进，在所述步骤五热处理后，还逐个对焊接接头进行硬度检测，在焊缝、热影响区及其附近分别检测表面硬度，硬度检测不合格，则重新进行热处理。
作为本发明的一种改进，所述步骤四中多层多道焊接时采用多层氩弧焊焊接。
相对于现有技术，本发明具有如下优点：本发明的焊接方法通过合适的选材，焊接坡口的制备以及采取多层多道焊，可以减少焊接热输入，控制焊接线能量，而且后层焊道对前层的热处理能细化晶粒，改善焊接接头的综合性能；焊后热处理时，先进行预热处理，使奥氏体全部转变成马氏体，之后再进行回火热处理，可降低接头各区的硬度，提高其韧性、变形能力和高温持久强度，并消除接头内应力，大大减少焊接裂纹的产生。
附图说明
图1为管道采用可控温式电加热法进行加热的操作示意图；
图2为过桥形式点焊的示意图；
图3为实施例1-3中热处理的温度控制数据示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例1：一种针状焦装置厚壁合金管道的焊接方法，所述合金管道材质为1Cr5Mo材质，包括如下步骤：
步骤一：选材：选取与待焊接管道材质中合金成分相同的焊丝及焊条；
步骤二：坡口制备及接头组对：在待焊接管道的待焊接端加工坡口，并将两相邻管道间的坡口进行组队，组队间隙控制在2.5 mm；
步骤三：焊前预热，预热温度控制在250℃之间，加热范围为焊缝两侧至少100mm范围内；
步骤四：多层多道焊接：焊接过程中采取多层多道的焊接方式，每层焊道厚度≤3mm，每道焊缝宽度≤8mm；其中焊接过程中层间温度不低于预热温度；
其中在点焊固定时，采用过桥形式点焊，点焊厚度为3mm，在打底焊焊到此位置时使用砂轮机磨掉焊点；
步骤五：热处理：待焊接完毕后，先将焊缝冷却到100℃后，恒温1h，再进行热处理
热处理时先采用760℃ 高温回火热处理，恒温时间2h；其中，升温速度≤220℃／h，降温速度≤260℃／h，恒温结束后冷却至300℃后，可自然冷却。
作为本发明的一种改进，所述步骤一中焊丝选用H1Cr5Mo焊丝，所述焊条选用R507焊条。
作为本发明的一种改进，所述步骤四中多层多道焊接时，初始焊道采用TIG焊，焊接温度控制在210℃。
所述步骤三中焊前预热时，通过可控温式电加热法进行加热；具体的参见图1，直径100mm以下的管道可通过绳式加热器配合智能温控仪（ZKW-1)控制其加热温度；直径100mm以上可采用履带式加热器加热；
在所述步骤五热处理后，还逐个对焊接接头进行硬度检测，在焊缝、热影响区及其附近分别检测表面硬度，硬度检测不合格，则重新进行热处理。
所述步骤四中多层多道焊接时采用多层氩弧焊焊接。
实施例2：一种针状焦装置厚壁合金管道的焊接方法，所述合金管道材质为1Cr5Mo材质，包括如下步骤：
步骤一：选材：选取与待焊接管道材质中合金成分相同的焊丝及焊条；
步骤二：坡口制备及接头组对：在待焊接管道的待焊接端加工坡口，并将两相邻管道间的坡口进行组队，组队间隙控制在3.0mm；
步骤三：焊前预热，预热温度控制在280℃之间，加热范围为焊缝两侧至少100mm范围内；
步骤四：多层多道焊接：焊接过程中采取多层多道的焊接方式，每层焊道厚度≤3mm，每道焊缝宽度≤8mm；其中焊接过程中层间温度不低于预热温度；
其中在点焊固定时，采用过桥形式点焊，点焊厚度为3mm，在打底焊焊到此位置时使用砂轮机磨掉焊点；
步骤五：热处理：待焊接完毕后，先将焊缝冷却到112℃后，恒温1.5h，再进行热处理
热处理时先采用770℃高温回火热处理，恒温时间2h；其中，升温速度≤220℃／h，降温速度≤260℃／h，恒温结束后冷却至300℃后，可自然冷却。
作为本发明的一种改进，所述步骤一中焊丝选用H1Cr5Mo焊丝，所述焊条选用R507焊条。
作为本发明的一种改进，所述步骤四中多层多道焊接时，初始焊道采用TIG焊，焊接温度控制在240℃。
所述步骤三中焊前预热时，通过可控温式电加热法进行加热；具体的参见图1，直径100mm以下的管道可通过绳式加热器配合智能温控仪（ZKW-1)控制其加热温度；直径100mm以上可采用履带式加热器加热；
在所述步骤五热处理后，还逐个对焊接接头进行硬度检测，在焊缝、热影响区及其附近分别检测表面硬度，硬度检测不合格，则重新进行热处理。
所述步骤四中多层多道焊接时采用多层氩弧焊焊接。
实施例3：一种针状焦装置厚壁合金管道的焊接方法，所述合金管道材质为1Cr5Mo材质，包括如下步骤：
步骤一：选材：选取与待焊接管道材质中合金成分相同的焊丝及焊条；
步骤二：坡口制备及接头组对：在待焊接管道的待焊接端加工坡口，并将两相邻管道间的坡口进行组队，组队间隙控制在3.5 mm；
步骤三：焊前预热，预热温度控制在300℃之间，加热范围为焊缝两侧至少100mm范围内；
步骤四：多层多道焊接：焊接过程中采取多层多道的焊接方式，每层焊道厚度≤3mm，每道焊缝宽度≤8mm；其中焊接过程中层间温度不低于预热温度；
其中在点焊固定时，采用过桥形式点焊，点焊厚度为3mm，在打底焊焊到此位置时使用砂轮机磨掉焊点；
步骤五：热处理：待焊接完毕后，先将焊缝冷却到125℃后，恒温1～2 h，再进行热处理
热处理时先采用780℃高温回火热处理，恒温时间2h；其中，升温速度≤220℃／h，降温速度≤260℃／h，恒温结束后冷却至300℃后，可自然冷却。
作为本发明的一种改进，所述步骤一中焊丝选用H1Cr5Mo焊丝，所述焊条选用R507焊条。
作为本发明的一种改进，所述步骤四中多层多道焊接时，初始焊道采用TIG焊，焊接温度控制在250℃。
所述步骤三中焊前预热时，通过可控温式电加热法进行加热；具体的参见图1，直径100mm以下的管道可通过绳式加热器配合智能温控仪（ZKW-1)控制其加热温度；直径100mm以上可采用履带式加热器加热；
在所述步骤五热处理后，还逐个对焊接接头进行硬度检测，在焊缝、热影响区及其附近分别检测表面硬度，硬度检测不合格，则重新进行热处理。
所述步骤四中多层多道焊接时采用多层氩弧焊焊接。
实施例1-3中热处理的温度控制数据参见图3；
对上述实施例1-3焊接得到的管道进行性能测试，测试结果如下表1；
表1
由表1可知上述实施例1-3焊接得到的管道综合性能相对较好。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
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