30CrMo钢属于中碳调质钢,是一种以Cr、Mo作为强化元素的低合金高强钢,其具有较高的强度和塑韧性。主要用于制造截面较大、在高应力条件下工作的凋质零件,如轴、主轴以及受高负荷的操纵轮、螺栓、双头螺栓、齿轮等。在石油天然气工业中主要用于钻井设备和输油气管线等。
由于海洋采油操作复杂,高压输油管线工作压力最高为50MPa,对焊接接头质量要求严格。按照要求,焊接工艺评定的规范采用ASMEIX卷,要求焊接工艺评定的项目要素包括:焊缝无损检测(表面及内部质量)、抗拉强度、硬度及冲击韧度(一4O℃≥27J)。
焊接工艺评定
(1)坡口形式所有接头均为管一管水平固定对接接头(5G),坡口角度为6O。,
(2)焊材的选择考虑到30CrMo调质钢的抗拉强度、冲击韧度和油田防腐(主要为防硫)的要求(焊缝中不可含Ni,焊材∽.<1.0%),选择4,2.4mm的HJ8CrMoA焊丝打底,西3.2ram低氢焊条J857Cr(AWSEl2015-G)填充盖面。
(3)预热、层问温度的确定根据国际焊接学会(IIW)推荐的碳当量公式计算得到30CrMo碳当量Ceq=0.52%~0.73%。根据美国焊接学会(AWS)推荐的碳当量公式计算得到30CrMo碳当量CE=0.55%~0.77%。可见30CrMo钢焊接性较差,焊前应预热。按照ASMEIX卷的推荐值:最低预热温度为129~C,最高层问温度为3l0℃。实际采用的预热温度为20WC,层问温度为180~240~C。
(4)焊后热处理为防止冷裂纹的产生,提高接头的冲击韧度,降低接头硬度,尤其是热影响区(HAZ)最高硬度,焊后应立即进行焊后热处理。加热至600℃,保温2h,升温和降温速度不超过150~C/h。如不能及时进行焊后热处理,需对焊接接头进行400保温lh的同火处理。