消耗品角:解决4150铬钼钢焊接裂纹问题

焊工2019年1月/2月

通过尼诺·马斯卡科,请罗伯·科尔茨,请史蒂夫·西格勒

问:我们目前生产的产品包括一根30英寸长的4150钢管。直径和2英寸。厚的,焊接到3英寸的1018钢板上。厚的。管道有3/8英寸。斜角,我们用三道焊连接。最近,我们从含有1%镍的ER80填充金属转变成了ER70S-6填充金属。我们现在正经历着靠近4150侧焊趾的焊缝开裂,有时在焊接金属中。我们使用400华氏度的预热。你对我们如何消除裂缝有什么建议吗?

答:在铬钼(CrMo)或高强度材料上焊接时,这种问题并不少见。低合金钢。首先,你必须了解材料的特性。

AISI/SAE 1018钢符合低碳(0.05%至0.3%碳)等级,碳范围为0.14%至0.2%。它的最小屈服强度(ys)为53700 psi,极限拉伸强度(uts)为63800 psi。由于碳含量相对较低,没有其他显著的合金元素能显著提高碳当量,焊接过程中没有太多其他的考虑。尽管如此,由于你的申请书很厚,我们确实推荐一些焊接预热。

AISI/SAE 4150被认为是41xx系列CrMo合金钢。不同等级的合金成分略有不同,并通过SAE代号的最后两个数字来识别。代表碳含量。它也被认为是中碳(0.3%到0.8%碳)钢级,含0.48%到0.53%碳,因此名称中的“50”。与1018钢相比,其机械性能更高。4150钢在退火条件下的最小屈服强度为55100 psi,极限强度为106000 psi。由于加入合金后碳含量升高,计算出的碳当量约为0.88,在进行任何焊接之前,需要进行预热,并在焊接之后进行考虑。

关于你的申请,三件事使它更具挑战性。第一,相当大的材料厚度等于快速冷却速度。第二个,高强度合金钢通常具有易形成马氏体和潜在氢致开裂的微观结构。第三个,管板焊接结构被认为是一种高约束的焊接接头结构。

你说你以前使用过一种含有1%镍的ER80产品,但从未出现过破裂。根据焊接参数,热量输入,以及焊缝尺寸,镍含量可能是抗焊后开裂的原因。更换ER70S-6电极不应引起任何问题,因为1018板是填充金属匹配考虑的主导材料。记得,一般规则是与低强度材料匹配。

有几个变量缺失,可以帮助我们分析问题,例如你的基本材料状况(即退火或正火)保护气体类型,焊接电极类型或工艺,焊道尺寸,技术,以及所有相关的焊接参数。此外,你遵循了什么焊后程序?

具有4150材料和2英寸材料的高碳当量。厚度,我们建议您在进行任何焊接活动之前至少预热600华氏度。包括定位焊。通常人们在定位焊和装配前跳过预热。定位焊仍被视为焊接,随着焊接电弧的极端温度和母材的冷却,定位焊随着热影响区(HAZ)快速冷却,导致易感材料出现小裂纹。一旦裂缝形成,没有什么可以阻止它传播并导致失败。

装配前,均匀彻底地进行浸泡预热。在保持最低预热的同时,将部件定位焊接到位。在允许冷却前完全焊接接头,使用相当于1/4-5/16英寸的焊道。肉片。如果可能,确保管道周围的焊缝是连续的。或焊接相反的部分,以平衡焊接收缩应力。

例如,如果从12点焊接到3点位置,你应该把下一节从6点钟焊接到9点钟位置,等等。全焊后,保持每英寸厚度的最低预热温度1小时(在您的情况下为2小时),以允许任何潜在的氢扩散出材料。之后,去除预热源,用适当的绝缘材料彻底覆盖焊缝。如多层防火毯或陶瓷保温层。


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