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10CrMo910厚壁管廣泛用于輸送５３０℃的高溫蒸汽，本文結(jié)合高壓蒸汽注汽鍋爐總汽外輸管線的更換實例，分析了10CrMo910鋼的可焊性，從母材分析、現(xiàn)場焊接、檢驗、焊后熱處理等方面總結(jié)了２８ｍｍ壁厚的管道焊接方法。

１10CrMo910厚壁管鋼的特性

中原油田鉆井三公司鉆采設(shè)備廠高壓蒸汽注汽鍋爐流程維修改造中，因總汽外輸管線變更，需把原管線一處彎頭切割下后，轉(zhuǎn)換方向。經(jīng)查，該材質(zhì)為進(jìn)口耐熱鋼10CrMo910。其管線設(shè)計溫度為５３０℃，設(shè)計壓力為１２ＭＰａ，管材直徑１８０ｍｍ、壁厚２８ｍｍ，需在現(xiàn)場進(jìn)行組對、焊接。

10CrMo910鋼為低合金珠光體耐熱鋼，主要用于制造壁溫在５９０℃以下的過熱器及壁溫為５２０℃的集箱和蒸汽管道，從大量積累的試驗數(shù)據(jù)可知，該鋼具有良好的焊接性，對熱處理不太敏感，能在大截面上得到均勻組織，持久塑性好，當(dāng)延伸率達(dá)３％５％時，蠕變速率才開始增加。因此，該鋼在運(yùn)行中具有可靠的安全性。

２焊接時的問題

（１）具有較大淬硬傾向。根據(jù)國際焊接學(xué)會推薦的公式算出該鋼碳當(dāng)量：Ｃｅｐ＝Ｃ＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ／５）＋（Ｎｉ＋Ｃｕ／１５）＝０．１１＋（０．５２／６）＋（２．３１＋１．００／５）＝０．８５９，由此可知，該鋼具有較大淬硬傾向。按照等成分原則，10CrMo910鋼管采用手工電弧焊，選用相匹配的Ｈ０８Ｃｒ２．２５Ｍｏ１Ａ焊絲和Ｒ４０７焊條（ＨＤ≤５ｍＬ／１００ｇ），焊條化學(xué)成分見表３。由于10CrMo910鋼具有較大淬硬傾向，且管壁厚有較大拘束度，焊接時容易產(chǎn)生熱烈紋。為此焊前必須進(jìn)行預(yù)熱，采用低氫型焊條焊接，焊后進(jìn)行去氫熱處理等工藝措施。（２）易產(chǎn)生再裂紋。由于10CrMo910鋼內(nèi)Ｓ、Ｐ雜質(zhì)含量很低，一般不宜產(chǎn)生熱烈紋。試驗證實，焊縫成型系數(shù)（焊縫寬高之比）越小，越容易產(chǎn)生縱向熱烈紋；當(dāng)焊接線能量超過５０ＫＪ／ｃｍ時，也易產(chǎn)生熱烈紋。此鋼含有較多的合金元素，焊后熱處理不當(dāng)時，容易產(chǎn)生再熱烈紋。因此，必須嚴(yán)格控制焊縫中Ｓ、Ｃ等雜質(zhì)，減少應(yīng)力集中，嚴(yán)格控制焊接線能量。

３焊接方法擬定

按照母材和填充金屬材料的成分，采用手工鎢極氬弧焊打底、手工電弧焊填充、蓋面的焊接方法，選用Ｈ０８Ｃｒ２．２５Ｍｏ１Ａ焊絲和Ｒ４０７焊條。焊材化學(xué)成分見表３、焊接工藝參數(shù)見表４。

４現(xiàn)場施焊

（１）坡口與組對。10CrMo910耐熱鋼采用氧－乙炔火焰切割下料。為防止火焰切割邊緣開裂，切割前應(yīng)預(yù)熱１５０℃，切割成Ｖ型坡口，在現(xiàn)場用角向磨光機(jī)對坡口進(jìn)行修磨，對內(nèi)坡口進(jìn)行倒角處理。對坡口及相鄰內(nèi)外側(cè)進(jìn)行磁粉探傷檢查，是否存在表面裂紋、缺欠，合格后才可以進(jìn)行組對點(diǎn)固焊。為了避免損壞坡口，導(dǎo)致焊縫根部產(chǎn)生缺欠，采用坡口中部引橋點(diǎn)固法。用氧－乙炔火焰中性焰對點(diǎn)固焊的位置進(jìn)行預(yù)熱，用氬弧焊點(diǎn)固管口四點(diǎn)，點(diǎn)固焊縫高３￣４ｍｍ、長約２５ｍｍ。（２）打底焊。10CrMo910管采用手工鎢極氬弧焊Ｈ０８Ｃｒ２．２５ＭｏＡ焊絲打底，采用電加熱法對坡口進(jìn)行預(yù)熱，氬弧焊打底時進(jìn)行２００℃、４０ｍｉｎ焊前預(yù)熱，可降低焊縫殘余應(yīng)力，減少根部淬硬傾向，但預(yù)熱溫度不宜過高，否則焊工將無法操作。由于該管管壁較厚，拘束度大，ＴＩＧ打底層應(yīng)厚一點(diǎn)（３４ｍｍ），并要求收弧時填滿弧坑，在坡口上收弧，防止焊縫根部產(chǎn)生裂紋。打底焊結(jié)束后，用角向磨光機(jī)磨去點(diǎn)固焊點(diǎn)。（３）填充、蓋面、探傷。打底焊結(jié)束檢查焊縫無缺欠后，立即用手工電弧焊進(jìn)行填充連續(xù)施焊。填充、蓋面用Ｒ４０７焊條需經(jīng)過３５０℃４００℃，２小時烘干，１２０℃１５０℃保溫。由于管壁厚坡口較寬，連續(xù)時線能量容易超出評定值，這樣，接頭金屬組織將變得粗大，為了控制線能量，層間溫度必須控制在２００℃３００℃之間，嚴(yán)格按照焊接工藝進(jìn)行多道焊。由于管壁較厚，其焊縫缺欠返修和焊縫ＲＴ探傷難度大，填充３層后進(jìn)行３００℃、１ｈ的焊后熱處理，１２ｈ進(jìn)行１００％ＲＴ探傷，合格后重新預(yù)熱繼續(xù)實焊。完成填充蓋面焊后進(jìn)行３００℃、１ｈ的焊后熱處理，２４ｈ后進(jìn)行１００％ＵＴ探傷。通過進(jìn)行兩次后熱，減少了焊縫中的擴(kuò)散氫，降低了接頭的焊接應(yīng)力，也使預(yù)熱溫度比規(guī)范規(guī)定（２５０℃３５０℃）有所降低，便于手工氬弧焊操作。

５焊后熱處理

10CrMo910管焊后對焊縫進(jìn)行７２０℃±１０℃、２ｈ回火熱處理。采用電加熱法，用硅酸鋁釬維棉保溫，看不到有持久強(qiáng)度急劇下降的現(xiàn)象。按以上工序完成焊后熱處理后，對焊縫、熱處理區(qū)進(jìn)行１００％的ＰＴ檢查，均一次合格。目前該高壓蒸汽管已長時間在５５０℃下連續(xù)運(yùn)行兩年時間，焊接接頭滿足要求。