大型高温耐热钢管道焊接工艺 【技术领域】
本发明涉及建筑施工技术领域，具体是指一种大型高温耐热钢管道焊接工艺。
背景技术
现有工程中，通常采用15CrMo钢板采用手工焊接方式制成管道用于户外管道系统，但是此种材质钢板仅限于小管径钢管，当其应用于环保除尘系统等需要大管径工程时，钢管经常会出现焊缝开裂等问题，大大影响其工作性能，提高了使用维护成本。造成这种现象的主要原因在于15CrMo钢具有如下技术特征：
1、淬硬性
在焊接热循环所特有的冷却速度下，焊缝和热影响有可能形成对冷裂纹敏感的组织。当冷却速度大于300℃/s时，焊接和热影响区的组织全部为马氏体，其硬度高达400HV，有可能导致冷裂纹的形成。
2、再热裂纹
15CrMo耐热钢含有Cr、Mo、V、Nb和Ti等碳化物形成元素，过热区有一定程度的再热裂纹倾向。
3、回火脆性
当有害的残余元素如P、Sb、Sn、As含量较高且接头长期在370℃-565℃温度区间运行时，会导致回火脆性。
4、化学成分和力学性能表
表1 15CrMo化学成分(％)
C Mn Si Cr Mo S P0.12-0.18 0.4-0. 7 0.17-0.37 0.8-1.1 0.4-0.5 5 ≤0.03 ≤0.035
表2 15CrMo力学性能
15CrMo屈服强度(Mpa)抗拉强度(Mpa)断后延伸率(％)冷弯实验(d＝3a)材质证书≥294≥440≥18合格复检报告33547032合格
由表1成分含量，根据国际焊接学会(IIW)碳当量公式
CE(IIW)＝C+Mn/6+(Ni+Cu)/15+(Cr+Mo+V)/5
计算出CE＝0.47。
日本依藤(ITO)公式
Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B
计算得出Pcm＝0.26。
API5L第42版规定了CE≤0.43％，Pcm≤0.25％时，钢材淬硬倾向不大，焊接性良好，不需预热。由此可以看出15CrMo耐热钢碳当量较高，导致焊接过程中形成淬硬组织，焊缝的塑性、韧性降低，焊接性较差，所以需要一定的工艺措施。
【发明内容】
针对上述技术问题，本发明提供一种可制作出具有良好防开裂性能的大型高温耐热钢管道焊接工艺。
本发明采取的技术方案是：一种大型高温耐热钢管道焊接工艺，其包括焊接前接口去污、除锈以及打磨坡口流程，其特征是，该工艺还包括有如下流程：
①、对焊接坡口进行加工、探伤、预热处理，预热温度控制在200～250℃；
②、采用手工电弧焊对焊接坡口底层进行焊接；
③、去除底层焊渣后，采用气体保护焊对盖面进行焊接；
所述流程1、2、3均在无降水，空气湿度小于80％，风力小于6级的自然环境天气进行。
作为上述方案的进一步说明，所述坡口为V形坡口，该V形坡口的坡度为40～50°，该V形坡口地底宽等于底高。
实现本发明目的的技术方案还进一步包括，所述手工电弧焊所采用的焊条为R307。
实现本发明目的的技术方案还进一步包括，所述焊条需经烘干保温处理，烘干温度为300～400℃，烘干50～60分钟并用焊条保温筒保温。
实现本发明目的的技术方案还进一步包括，所述气体保护焊所采用的保护气体为Ar和CO2混合气，且Ar和CO2体积比为80％比20％。
实现本发明目的的技术方案还进一步包括，所述气体保护焊所采用的焊丝为H08CrMnSiMo。
本发明采用以上技术方案所能达到的有益效果是：
1.本发明采用手工电弧焊焊接和富氩焊焊接组合的焊接技术，工艺操作易于掌握，焊缝成型美观，焊件X射线拍片达到II级以上，一次合格率高，降低了焊缝的返修率，而且抗风能力强，特别适用于野外作业。
2.本发明所采用的设备是普通直流焊机和CO2焊机，工程完工后可作它用，避免了设备的闲置浪费；焊前预热温度和层间温度较低，降低了氧气乙炔的消耗量，大大降低了人工费和设备的投入，取得了良好的经济及社会效益。
【具体实施方式】
为进一步阐述本发明，以下结合优选的实施例对本发明作详细说明。
本实施例中，自然环境条件为：环境温度30℃，湿度50％，焊件严格按照坡口制度，坡口为V形，坡口坡度为45度，钝边2mm，间隙2mm，坡口的底宽等于底高。坡口加工完成后，需用磁粉探伤以检查是否有表面裂纹，并清理干净切割熔渣、氧化皮和坡口内外两边50mm范围内的锈及污物，坡口两侧50mm内用氧-乙炔火焰预热到200℃，层间温度控制在200～250℃以上，焊条烘干温度为300～400℃，优选350℃，烘干时间为60分钟并用焊条保温筒保温。焊接时，采用多层次焊接，底层焊采用手工电弧焊，焊条采用R307，盖面焊采用富氩焊，焊丝采用H08CrMnSiMo，同时采用Ar和CO2混合气体作为保护气体，Ar和CO2体积比为80％比20％。焊接过程中应避免中断，尽量一次性连续焊完，焊后应缓冷，焊前母材和焊条、焊丝进行有见证送检，合格后进行下一道工序。
手工电弧焊焊接过程中，需注意以下几点：
1、打底焊特别注意控制熔池的大小和形状，熔池太大说明焊速慢，易烧穿形成焊瘤，熔池太小说明焊速快，钝边熔化不良易造成未焊透等缺陷，熔池大小应控制在5～6mm，形状为椭圆形，运条时匀速前行。
2、盖面时焊接速度稍慢，作横向摆动运条，焊条快速运至坡口边稍作停顿，使焊缝平滑。
3、焊接各层(道)焊缝表面应尽量平滑，易于脱渣，减少凸形焊缝的打磨量，更好的控制下层焊接的间断时间，降低了焊缝缺陷的产生。
4、各层(道)焊缝在接头前应将收弧处打磨成缓坡状，在接头部位的前端引燃电弧，回拉至接头处进行正常焊接，这样可以避免焊接接头气孔和夹渣的产生。
富氩焊时要特别注意电弧电压和焊接速度的控制，关键是在焊接过程中保持电弧长度基本不变化。干伸长度8～12mm，气体使用氩气和二氧化碳混合气体，为了减少飞溅，保持电弧的稳定，焊接采用左焊法，焊接电源采用直流反接。