15CrMoG钢环形焊缝热处理方法 【技术领域】
本发明涉及一种焊接后对焊缝进行热处理的方法，尤其是一种15CrMoG耐热合金钢环形焊缝热处理方法。
背景技术
15CrMoG钢为一种耐热合金钢，常用作压力管道，其之所以能在350～550℃的高温下长期稳定的工作，是因为它具有比一般低碳钢更好地高温力学性能和高温抗氧化性能，因为普通碳素钢在高温时，不仅强度低，而且会发生氧化，温度越高，氧化越严重，而氧化铁很粗疏，因而导致氧化过程不断向钢材内部进行，加速钢材的破坏。如果在钢中加入铬，则由于铬和氧的亲和力比铁与氧的亲和力大，高温时，在金属表面首先形成氧化铬，致密的氧化烙在金属表面形成一层保护膜，因而能防止内部金属受到氧化。
根据中国国家标准化管理委员会2008年10月24日发布、2009年10月1日实施的《GB5310-2008》第6页，15CrMoG钢的化学成分为：C：0.12-0.18％，Si：0.17-0.37％，Mn：0.40-0.7％，Cr：0.80-1.10％，Mo：0.40-0.55％，S≤0.025％，P≤0.015％。
由于15CrMoG钢中含有较高含量的Cr、Mo和其它合金元素，钢材的淬硬倾向较明显，焊接性差。按国际焊接协会推荐的公式：
Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15计算，其碳当量一般在0.5％以上。根据经验：当Ceq＞0.4％时，焊接接头淬硬倾向大，就可能出现冷裂纹，故15CrMoG钢的淬硬倾向大，焊接性差，同时，15CrMoG耐热合金钢产生的裂纹带有延迟性，也就是焊后当时不裂，待焊件冷却一段时间后才出现裂纹，因此存在较大安全隐患。
现有对15CrMoG钢环形焊缝(一般为管道焊缝)裂纹的防止方法有两种，一种是提高对焊前预热及焊接操作的要求，焊后进行射线或超声探伤和外观检查，如有裂纹就进行返修；二是焊后进行热处理，一般较常用的热处理方法是：在焊后用人工火焰加热，通常加热到与焊前预热接近的温度即200～300℃，然后保温缓冷到施焊环境温度，此种方法下焊后裂纹出现率比前一种方法要低，但不同熟练程度的操作工操作就有不同的出现率，处理效果难于把握。
【发明内容】
为了克服现有15CrMoG钢环形焊缝热处理方法效果不稳定的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种预防延迟裂纹效果更加好且更加稳定的15CrMoG钢环形焊缝热处理方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：15CrMoG钢环形焊缝热处理方法，对焊缝部位进行热处理，升温速度为150～220℃/h，至温度上升至400℃时控制升温速度≤205×25/δ且≤330℃/h，其中δ为母材壁厚，单位mm，当温度升到650～750℃后保温45～75min，随即降温，降温速度为100～260℃/h，降到400～300℃后自然冷却。
母材壁厚δ≤25mm时，控制升温速度为200～220℃/h，至温度上升至700～750℃后保温65～75分钟，随即降温，降温速度为100～150℃/h，降到350～300℃后自然冷却。
应用履带式电加热器以及与所述电加热器信号连接的电加热器自动控温仪进行焊缝部位的热处理，用所述电加热器包绕焊缝。
在所述电加热器外包裹保温层。
所述保温层以硅酸铝棉制作，厚度为45～55mm。
本发明的有益效果是：以本发明的方法对焊缝进行热处理，亦即对管道进行焊后的局部热处理，可大大降低焊后裂纹出现率，提高焊接质量和工作效率，且焊接质量更加稳定，主要用于15CrMoG钢环形焊缝热处理，也可供15CrMoG钢直线焊缝及其他耐热合金钢种预防焊后裂纹借鉴参考。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明进一步说明。
本发明的15CrMoG钢环形焊缝热处理方法，应用履带式电加热器以及与所述电加热器信号连接的电加热器自动控温仪，将所述电加热器包绕焊缝，对焊缝部位进行热处理，升温速度为150～220℃/h，至温度上升至400℃时控制升温速度≤205×25/δ且≤330℃/h，其中δ为母材壁厚，单位mm，当温度升到650～750℃后保温45～70min，随即降温，降温速度为100～260℃/h，降到400～300℃后自然冷却。
根据对多次15CrMoG钢管道焊接后热处理记录进行总结，对比焊后裂纹的检验，发现采用“升温速度为150～220℃/h，至温度上升至400℃时控制升温速度≤205×25/δ且≤330℃/h，其中δ为母材壁厚，单位mm，当温度升到650～750℃后保温45～70min，随即降温，降温速度为100～260℃/h，降到400～300℃后自然冷却”的热处理过程，其焊缝质量稳定可靠，合格率接近100％，焊后延迟裂纹出现率大大降低。
根据经验，母材壁厚δ≤25mm时，宜取升温速度为200～220℃/h，对于升温过程结束温度范围宜取700～750℃，并相应取较长的保温时间在65～75分钟，随即降温，降温速度宜取100～150℃/h，降到350～300℃后自然冷却。
另外，对于升温过程结束温度范围650～750℃，如环境温度较高可取低值，反之取高值；对于非自然冷却过程结束温度范围400～300℃，如环境温度较高可取高值，反之取低值。
采用履带式电加热器以及与所述电加热器信号连接的电加热器自动控温仪能够准确地控制热处理的升、降温过程，同时，因电加热器包绕焊缝，相对于现有火焰加热方式，焊缝受热更均匀，有利于提高热处理效果的稳定性。
为方便实现所述热处理过程，提高加热率，宜在所述电加热器外包裹有保温层。
所述保温层以硅酸铝棉制作，厚度为45～55mm。
实施例：
15CrMoG钢的管道焊接工艺：焊接预热，采用焊丝PP.TIG-R30，规格为Φ2.5的焊丝手工钨极氩弧焊打底；采用牌号为CHH307，规格为Φ3.2×350的焊条电弧焊盖面，焊后进行热处理。
处理例1
管道规格：焊缝数量20道，作业时外部环境温度：常温约20～25℃，选择的热处理工艺参数为：加热速度为150℃/h，当温度上升至400℃时，加热速度为330℃/h。温度升到650℃后保温45分钟，以降温速度100℃/h降到400℃时自然冷却。
结果：采用射线和超声探伤检查20道焊缝中有2道焊缝局部有裂纹，合格率90％，对经过热处理后的焊缝用硬度仪测量焊缝及热影响区的硬度值，其硬度值符合设计文件的规定，即15CrMoG管道焊缝不宜大于母材硬度170的125％，热影响区的硬度值不大于母材硬度。
处理例2
管道规格：焊缝数量20道，作业时外部环境温度：常温约20-25℃，选择的热处理工艺参数为：加热速度为200℃/h，当温度上升至400℃时，加热速度为330℃/h。温度升到700℃后保温60分钟，降温速度为180℃/h，降到350℃后自然冷却。
结果：采用射线和超声探伤检查20道焊缝全部合格，合格率100％，对经过热处理后的焊缝用硬度仪测量焊缝及热影响区的硬度值，其硬度值符合设计文件的规定，即15CrMoG管道焊缝不宜大于母材硬度170的125％，热影响区的硬度值不大于母材硬度。
处理例3
管道规格：焊缝数量20道，作业时外部环境温度：常温约20-25℃，选择的热处理工艺参数为：加热速度为220℃/h，当温度上升至400℃时，加热速度为330℃/h。温度升到750℃后保温70分钟，降温速度为260℃/h，降到300℃后自然冷却。
结果：采用射线和超声探伤检查20道焊缝全部合格，合格率100％，对经过热处理后的焊缝用硬度仪测量焊缝及热影响区的硬度值，有5道焊缝的硬度值未符合设计文件的规定，即15CrMoG管道焊缝不宜大于母材硬度170的125％，热影响区的硬度值不大于母材硬度。
以上实施例中涉及规格的尺寸参数单位均为mm。