15CrMo鋼係珠光體組織耐熱鋼（gāng），在高溫下具有較高的熱強（qiáng）性（δb≥440MPa）和抗氧化性，並具有一定的抗氫腐蝕能力。由於鋼中含有較高含（hán）量的Cr、C和其它（tā）合金元素（sù），鋼材的淬硬傾向較（jiào）明顯，焊接性差。

焊接性

焊接材料

針（zhēn）對15CrMo鋼的焊接性的工作特點，根據以往的經驗，參照國外提供的焊接工藝卡，我們選擇（zé）了兩種方案（àn）進行焊（hàn）接試驗。

方案Ⅰ：焊（hàn）接預熱，采用ER80S-B2L焊絲，TIG焊打底，E8018-B2焊條，焊條（tiáo）電弧焊蓋麵，焊（hàn）後進行（háng）局（jú）部熱處理。

方案Ⅱ：采用ER80S-B2L焊絲，TIG焊打底，E309Mo-16焊條，焊條（tiáo）填充電弧焊（hàn）蓋麵，焊後不進行熱處理。焊絲和焊條的化學成分及力學性能見表1。

試驗結果

試驗方案 拉伸試驗 彎曲試驗衝擊韌性試驗aky（J/cm2）

抗拉強度δb/Mpa 斷裂部（bù）位 彎曲角度 麵彎 背彎 焊縫 熔（róng）合線 熱影響區(HAZ)

方（fāng）案Ⅰ 550/530 母材 50。 合格 合格 84.8 162 135.6

方案（àn）Ⅱ 525/520 母材 50。 合格 合格 79.4 109.2 96.7

焊接工藝

方案Ⅰ：焊（hàn）接預熱，采用ER80S-B2L焊絲（sī），TiG焊打底。E8018-B2焊條，焊條電弧焊蓋麵（miàn），焊後進行局部熱處理。

方案Ⅱ：采用ER80S-B2L焊絲（sī），TiG焊打底。E309Mo-16焊條，焊條填（tián）充電弧焊蓋麵，焊後不進行熱處理。焊絲（sī）和焊條（tiáo）的化學成分及力（lì）學性（xìng）能（néng）見表1。

表1 焊接材料的化學成分和力學性能（néng）

型號 C Mn Si Cr Ni Mo S P δb/Mpa δ,% ;

ER80S-B2L≤0.05 0.70.41.2 <0.20.5 ≤0.025 ≤0.025 ≤500 25 ;

E8018-B2 0.070.7 0.3 1.1 0.5 ≤0.04 ≤0.03 550 19 ;

E309Mo-16≤0.12 0.5～2.5 0.9 22.0～25.0 12.0～14.0 2.0～3.0≤0.025≤0.035 550 25 ;

焊前（qián）準備

試件采用（yòng）15CrMo鋼管,規格（gé）為φ325×25，坡口型式及尺寸見圖1。

焊前用角（jiǎo）向磨光機將坡（pō）口內外及坡口邊緣50mm範圍內打磨至露出金（jīn）屬光澤，然後用丙酮清洗幹淨。

試件為水平固定位（wèi）置，對（duì）口間隙為4mm，采用手工鎢極（jí）氬弧（hú）焊沿園周均勻點焊六處，每處（chù）點固長度應不小於20mm。焊條按表2的規範進（jìn）行烘烤。

焊條（tiáo）烘烤規（guī）範

焊條型號 烘烤溫度（dù） 保溫時間

E8018-B2 300 ℃ 2h

E309Mo-16 150 ℃ 1.5h

工藝參（cān）數

按方案Ⅰ焊前需進行預（yù）熱，根據Tto-Bessyo等人提出的計算預熱溫度（dù）公式：

To=350√[C]-0.25（℃） 式中，To——預熱溫度，℃。

[C]=[C]x [C]p [C]p=0.005S[C]x

[C]x=C （Mn Cr）/9 Ni/18 7Mo/90 式中，

[C]x——成分碳當量；

[C]p——尺寸碳當量； S——試件厚度（本文中S=25mm）;

[C]x=C （Mn Cr）/9 7/90Mo=0.361

[C]p=0.045 則To=138℃

因此預熱溫度選為（wéi）150℃。采用氧-乙炔（quē）焰（yàn）對試件進行加（jiā）溫，先用測溫筆粗略判斷試件（jiàn）表麵的的溫度（以筆跡顏（yán）色變化（huà）快慢進行估計），最（zuì）後（hòu）用（yòng）半導體點溫計測定，測量點至少應選擇三點，以保證試件整體均達到所要求（qiú）的預熱溫度。

焊接時，第一層采用手工（gōng）鎢極氬弧（hú）焊打底，為避免仰焊（hàn）處焊縫背麵產生（shēng）凹陷，送絲時采用內填絲法，即（jí）焊絲通過對口間隙從（cóng）管內送（sòng）入。其餘各層采用焊條電弧焊，共焊6層，每個焊層一條焊（hàn）道。方（fāng）案Ⅰ和方（fāng）案Ⅱ的焊接工（gōng）藝參數見表3、4。按方案Ⅰ焊

表3 方案Ⅰ的焊接工藝參（cān）數（shù）

焊道名（míng）稱 焊接方法 焊接材料 焊材規格/mm 焊接電流（liú）/A 電弧電壓/V 預熱及層間溫度 熱（rè）處理規範

打底層鎢板氬弧焊ER80S-B2L φ2.4 110 12

填充層焊條電弧焊E8018-B2 φ3.2 5 85～90 23～25150℃ 715。×75min

蓋麵層 焊條電弧焊（hàn） E8018-B2 φ3.2 5 85～90 23～25

表4 方案（àn）Ⅱ的（de）焊接工藝參數

焊道名（míng）稱 焊接方法 焊接材（cái）料 焊材規格/mm 焊接電流/A 電弧電壓/V 預熱（rè）及層間溫度 熱處（chù）理規範

打底層 鎢板氬弧焊 ER80S-B2L φ2.4 110 12

填充層 焊條電弧焊 E309Mo-16 φ3.2 90～95 22～24 / /

蓋麵層 焊條電弧焊 E309Mo-16 φ3.2 90～95 22～24

接（jiē）時，層間溫度（dù）應不低於150℃，為防止中斷焊（hàn）接（jiē）而（ér）引起試件的降溫，施焊時應由二名焊工交替（tì）操作，焊後應立即（jí）采取保溫緩冷措施。

熱（rè）處理（lǐ）

采用方案Ⅰ焊接的試件，焊後應進行局部高溫回火處理。熱處（chù）理的（de）工藝為：升溫速度為200℃/h，升到715℃保溫1小時（shí）15分鍾，降溫速度100℃/h，降到300℃後空冷。具（jù）體采用JL-4型履帶式電加（jiā）熱器（1146×310）包繞焊縫，用矽酸鋁棉層保（bǎo）溫，保溫（wēn）層厚度50mm，溫度控製采用DJK-A型電加熱器自

化學成分

力學性能