钢管对接水平固定焊技能教学

李歆

摘要：“固定管焊”是中级焊工焊条电弧焊技能训练的一个重点课题，15CrMo钢是应用最为广泛的珠光体热强钢之一，本文将我校使用15CrMo无缝钢管进行对接水平固定焊的成功教学实践加以总结，与广大焊接职业教育同行交流学习。

关键词：固定管焊15CrMo钢技能教学

前言

15CrMo钢是应用最为广泛的珠光体耐热钢之一，在石油、化工、电力、锅炉等行业得到广泛使用。将两者结合起来，进行理论技能一体化教学，经过我校几年的教学实践，教学效果显著提高，学生对以15CrMo为代表的珠光体耐热钢的性能、焊接性有了深刻的认识，对环焊缝水平位置固定管子对接焊的技能掌握良好。

1.学习目标及技能要求

依据中级焊工技能要求，“固定管焊”课题安排了“水平固定焊”、“垂直固定焊”和“45°固定焊”三个课题，采用单面焊双面成形焊法，分别训练学生掌握水平固定管全位置焊接技术、大直径管对接垂直固定焊多层多道焊技术和小直径管對接45°固定焊技术。本课题从板对接焊转为管对接水平固定焊，是技能形成过程的重要环节。

2.教学过程设计

2.1认识15CrMo钢

15CrMo钢是一种典型的锅炉用珠光体耐热钢。具有足够的高温强度和抗高温氧化性的钢称为耐热钢，以Cr、Mo为主要合金元素的低合金钢，其基本组织为珠光体或珠光体+铁素体，故称珠光体耐热钢。

2.1.115CrMo钢的特性：15CrMo钢中的合金元素Mo是主要的强化元素，在钢中能优先溶于固溶体中，引起晶格畸变，使钢强化；Mo的熔点很高，溶入基体后，可以提高钢的再结晶温度，从而提高了钢的高温强度，在500～600℃仍能保持较高的强度。15CrMo钢中的Cr元素，和氧的亲和力比铁和氧的亲和力大，在高温状态下，在金属表面首先生成比较致密的氧化铬，形成一层保护膜，可以防止内部金属受到氧化，因此具有良好的高温抗氧化性能。

2.1.215CrMo钢的焊接性：15CrMo钢焊接时的主要问题是淬硬倾向大，易产生冷裂纹和再热裂纹，焊后在空气中冷却时易产生硬而脆的马氏体组织，并产生较大的内应力，使热影响区易产生冷裂纹。

2.2焊前准备

2.2.1试件材料：15CrMo钢管

2.2.2试件尺寸：直径60mm，壁厚3.5mm，长80～100mm，每组两件。

2.2.3焊接材料：E5515-B2，直径2.5mm，焊前450℃烘焙1h。

2.2.4焊机：ZX5-400型弧焊整流器，直流反接。

2.2.5坡口尺寸及装配：α=60°±5°V形坡口，钝边p=0.5～1mm，根部间隙b=1.5～2mm。

2.3试件装配

清除坡口面及其两侧各10～15mm范围内的油污、锈蚀、水分及其他污物，直至露出金属光泽。修磨钝边0.5～1mm，清除毛刺，错边量≤0.5mm。装配间隙：上部2.0mm，下部1.5mm。定位焊：在水平或略向上位置上分两处进行定位焊，定位焊缝长度控制在10～15mm之间，要求焊透，并不得有气孔、夹渣、未焊透等缺陷，检查管子中心轴线对中情况，保证内外壁齐平。

2.4焊接工艺参数选择

焊接层数1焊条直径（mm）1焊接电流（A）1电弧电压（V）打底焊12.5175～80122～26盖面层12.5170～75122～262.5操作示范与学生练习

2.5.1打底焊：分别采用灭弧法打底焊和连弧法打底焊演示示范。运条方法采用月牙形或横向锯齿形摆动。先从仰焊位置引弧起焊，按顺时针方向依次进行仰焊、下爬坡、上爬坡、平焊位置的焊接，然后再按逆时针方向按相同次序进行后半圈的焊接。

2.5.2盖面层：清除打底焊的熔渣及飞溅物，引弧后采用月牙形或横向锯齿形摆动，分两个半圈依次焊接完成，收弧时注意填满弧坑。

2.5.3焊接完毕后，清理管件内、外焊缝的熔渣和飞溅物，检查正、反两面焊缝。

2.6焊接质量检查

外观检查：焊缝表面不得有裂纹、未熔合、夹渣、气孔、焊瘤或未焊透；焊缝与母材圆滑过渡，依据V形坡口对接平焊的评分标准进行外观检查。通球检验：检验球直径：45mm，通过为合格。断口检验：依据相关标准进行断口检验。弯曲试验：面弯、背弯各一件，弯曲直径为3倍壁厚，弯曲角度90°，依据相关标准判定合格与否。

2.7分析讨论

组织学生分组对焊接质量进行分析讨论，分析结论如下：装配间隙要上大下小；15CrMo钢焊接性差，焊后易产生裂纹，应该采取相应的焊接工艺措施加以防止。

2.8制定焊接工艺措施

焊前预热至250～350℃；保温焊：整个焊接过程中焊缝附近30～100mm范围内保持足够的温度，尽可能地保持焊接过程不间断；短弧焊：使焊缝及热影响区缓慢冷却。焊后采用绝热材料保温缓冷，焊后立即进行680～720℃回火处理，保温不低于0.5h，然后在空气中冷却。

2.9新工艺的练习与操作

学生按照新的工艺措施实际操作练习，将焊件质量检验结果进行对比。指导教师巡回指导、矫正错误手法，使学生及时将理论知识与实践相结合，相互促进、相互巩固，实现理论与实践一体化教学。

3.教学评价与总结

指导教师对学生的焊接过程和焊接质量进行评价，使学生理解焊接工艺参数和工艺措施，用实践加深对理论知识的理解，用理论知识促进操作技能的迅速形成和提高。引导学生分析学习过程中存在的问题、总结经验、复习巩固提高水平管对接焊操作技能和珠光体耐热钢金属焊接性的理论知识。

4.结论

通过将15CrMo钢和水平固定管焊接结合，使学生在掌握水平固定管对接焊的操作技能过程中，对珠光体耐热钢的焊接性有了深刻的感性认识，使学生明白，不同材料的相同焊接方法在工艺措施上的巨大差异。学生在整个教学过程中掌握技能快速、对理论知识能够深刻理解，并在此过程中掌握了有效的理论实践一体化学习的有效方法，教学效果良好。

参考文献：

[1]冯明河.《焊工技能训练》第3版.中国劳动社会保障出版社，2005.

[2]姜波.《金属材料焊接》第1版.中国劳动社会保障出版社，2009.