Vendas Diretas de Fábrica Baosteel 15CrMo Xingcheng Aço Redondo Aço Liga Origem Completa

 

1Padrões de implementaçãoGB/T 3077-2006 Norma para Chapas de Aço GB/T11251-2009, Norma Empresarial Wuyang, Norma da Indústria Militar.

 

Tendo em vista as características de trabalho da soldabilidade do aço 15CrMo, com base na experiência passada e consultando cartões de processo de soldagem fornecidos por países estrangeiros, selecionamos dois esquemas para testes de soldagem.

Plano I: Soldagem de pré-aquecimento, utilizando arame de solda ER80S-B2L, soldagem TIG para base, vareta de solda E8018-B2, soldagem a arco para cobertura e tratamento térmico local após soldagem.

Esquema II: Usar arame de solda ER80S-B2L, soldagem TIG para a raiz, vareta de solda E309Mo-16, soldagem a arco para a capa, e sem tratamento térmico após a soldagem. A composição química e as propriedades mecânicas do arame de solda e da vareta de solda são mostradas na Tabela 1.

Plano de teste Ensaio de tração Ensaio de flexão Ensaio de tenacidade ao impacto aky (J/cm2)

Resistência à tração δb/Mpa Posição da fratura Ângulo de flexão Curvatura da face Curvatura para trás Linha de fusão de solda Zona afetada pelo calor (ZTA)

Esquema I 550/530 Material base 50. Aprovado Aprovado 84,8 162 135,6

Esquema II 525/520 Material base 50. Aprovado Aprovado 79,4 109,2 96,7

 

Esquema I: Pré-aquecimento da soldagem, usando arame de solda ER80S-B2L, soldagem TIG para a raiz, vareta de solda E8018-B2, soldagem a arco para a cobertura e tratamento térmico local após a soldagem.

Esquema II: Usar arame de solda ER80S-B2L, soldagem TIG para a base, vareta de solda E309Mo-16, preenchimento com vareta de solda em arco submerso para a cobertura, sem tratamento térmico após a soldagem. A composição química e as propriedades mecânicas do arame de solda e da vareta de solda são mostradas na Tabela 1.

Tabela 1 Composição química e propriedades mecânicas dos materiais de soldagem

Modelo C Mn Si Cr Ni Mo SP δb/Mpa δ,%;

ER80S-B2L≤0.05 0.70.41.2 <0.20.5 ≤0.025 ≤0.025 ≤500 25 ;

E8018-B2 0,07 0,7 0,3 1,1 0,5 ≤0,04 ≤0,03 550 19 ;

E309Mo-16≤0.12 0.5～2.5 0.9 22.0～25.0 12.0～14.0 2.0～3.0≤0.025≤0.035 550 25 ;

Preparação antes da soldagem

A peça de teste é feita de tubo de aço 15CrMo com especificação de φ325×25. O tipo e o tamanho da chanfradura são mostrados na Figura 1.

Antes de soldar, use uma esmerilhadeira angular para desbastar o interior e o exterior da junta e a área a até 50 mm da borda da junta até que o brilho metálico seja exposto, e então limpe-a com acetona.

A peça de teste é fixada em posição horizontal com uma folga de 4 mm. Seis pontos de solda são realizados uniformemente ao longo da circunferência usando soldagem manual a arco de tungstênio com gás inerte. O comprimento de cada ponto de solda não deve ser inferior a 20 mm. A vareta de soldagem é seca de acordo com as especificações na Tabela 2.

Especificações de secagem de vareta de solda

Modelo da vareta de soldagem Temperatura de cozimento Tempo de isolamento

E8018-B2 300 ℃ 2h

E309Mo-16 150 ℃ 1,5h

Parâmetros do processo

De acordo com o Esquema I, o pré-aquecimento é necessário antes da soldagem. De acordo com a fórmula para calcular a temperatura de pré-aquecimento proposta por Tto-Bessyo et al.:

To=350√[C]-0,25（℃） Onde, To é a temperatura de pré-aquecimento, ℃.

[C]=[C]x [C]p [C]p=0.005S[C]x

[C]x = C (Mn Cr) / 9 Ni / 18 7Mo / 90 Onde,

[C]x——equivalente de carbono do componente;

[C]p——equivalente de carbono dimensional; S——espessura da amostra (S=25mm neste artigo);

[C]x=C （Mn Cr）/9 7/90Mo=0.361

[C]p=0,045 EntãoTo=138℃

Portanto, a temperatura de pré-aquecimento foi selecionada como 150℃. Uma chama oxicombustível foi usada para aquecer a amostra. Primeiro, a temperatura da superfície da amostra foi aproximadamente julgada usando um lápis térmico (estimado pela velocidade de mudança de cor da escrita) e, em seguida, medida com um termômetro de ponto semicondutor. Pelo menos três pontos de medição devem ser selecionados para garantir que toda a amostra atinja a temperatura de pré-aquecimento necessária.

Durante a soldagem, a raiz é soldada manualmente utilizando soldagem a arco com eletrodo de tungstênio e gás inerte. Para evitar concavidade no dorso da solda na posição sobrecabeça, o método de alimentação de arame utilizado é a alimentação interna, onde o arame de solda é alimentado no tubo através da junta de raiz. As camadas restantes são soldadas utilizando soldagem a arco com eletrodo revestido, com um total de 6 camadas, cada camada possuindo um cordão de solda. Os parâmetros do processo de soldagem para o Esquema I e o Esquema II são mostrados nas Tabelas 3 e 4. Soldar de acordo com o Esquema I

Tabela 3 Parâmetros do processo de soldagem do Esquema I

Nome do passe de solda Método de soldagem Material de soldagem Especificação do material de soldagem/mm Corrente de soldagem/A Tensão do arco/V Temperatura de pré-aquecimento e entre passes Especificação do tratamento térmico

Placa de tungstênio soldagem a arco de argônio ER80S-B2L φ2,4 110 12

Camada de enchimento soldagem a arco E8018-B2 φ3,2 5 85～90 23～25150℃ 715. ×75min

Camada de cobertura soldagem a arco E8018-B2 φ3.2 5 85～90 23～25

Tabela 4 Parâmetros do processo de soldagem do Esquema II

Nome do passe de solda Método de soldagem Material de soldagem Especificação do material de soldagem/mm Corrente de soldagem/A Tensão do arco/V Temperatura de pré-aquecimento e entre passes Especificação do tratamento térmico

Placa de tungstênio soldagem a arco de argônio ER80S-B2L φ2,4 110 12

Camada de enchimento soldagem a arco E309Mo-16 φ3.2 90～95 22～24 / /

Camada de passe de soldagem a arco E309Mo-16 φ3.2 90～95 22～24

Durante a soldagem, a temperatura intermediária não deve ser inferior a 150℃. Para evitar o resfriamento da peça de teste causado pela interrupção da soldagem, dois soldadores devem realizar a operação de soldagem alternadamente. Medidas de isolamento e resfriamento lento devem ser tomadas imediatamente após a soldagem.

tratamento térmico

Para as peças de teste soldadas pelo Esquema I, o tratamento de têmpera local de alta temperatura deve ser realizado após a soldagem. O processo de tratamento térmico é: a taxa de aquecimento é de 200℃/h, aumentando para 715℃ e mantendo-se aquecido por 1 hora e 15 minutos, a taxa de resfriamento é de 100℃/h, resfriando para 300℃ e, em seguida, resfriando a ar. Especificamente, o aquecedor elétrico de esteira JL-4 (1146×310) é usado para envolver a solda, e a camada de lã de silicato de alumínio é usada para isolamento. A espessura da camada de isolamento é de 50 mm. O controle de temperatura adota o controlador automático de temperatura do aquecedor elétrico DJK-A.

 

A inspeção por ultrassom para detecção de descontinuidades da amostra após a soldagem foi realizada de acordo com a norma JB4730-94 "Ensaios Não Destrutivos de Vasos de Pressão". A solda foi qualificada como Classe I. O teste de qualificação do procedimento de soldagem foi realizado de acordo com a norma JB4708 "Teste de Qualificação de Procedimento de Soldagem para Vasos de Pressão de Aço". Os resultados da qualificação são mostrados na Tabela 5.

Tabela 5 Resultados do teste de qualificação de procedimento de soldagem

Plano de teste Ensaio de tração Ensaio de flexão Ensaio de tenacidade ao impacto aky (J/cm2)

Resistência à tração δb/Mpa Posição da fratura Ângulo de flexão Curvatura da face Curvatura para trás Linha de fusão de solda Zona afetada pelo calor (ZTA)

Esquema I 550/530 Material base 50. Aprovado Aprovado 84,8 162 135,6

Esquema II 525/520 Material base 50. Aprovado Aprovado 79,4 109,2 96,7

A partir dos resultados do ensaio de tração, pode-se observar que todas as amostras de tração dos dois esquemas se romperam no material base, indicando que a resistência à tração da solda é maior que a do material base; os ensaios de dobramento foram todos qualificados, indicando que a plasticidade da solda é boa. De acordo with os resultados do ensaio de tenacidade ao impacto na Tabela 5, a tenacidade ao impacto do Esquema I é significativamente maior que a do Esquema II, provando que a especificação de tratamento térmico pós-soldagem do Esquema I é relativamente ideal. A têmpera em alta temperatura não só atinge o objetivo de melhorar a estrutura e o desempenho da junta, mas também faz com que a tenacidade e a resistência se combinem adequadamente. A partir dos resultados das propriedades mecânicas em temperatura ambiente, pode-se observar que os dois esquemas de processo de soldagem recomendados podem ser usados para construção no local. O Esquema I utiliza varetas de solda com composição próxima à do material base, e o desempenho da solda corresponde ao do material base. A solda deve ter alta resistência térmica, e a solda não é facilmente danificada em uso prolongado em alta temperatura. A dificuldade é que as especificações de tratamento térmico pós-soldagem são relativamente rigorosas, e o controle inadequado da temperatura de têmpera, tempo de permanência e velocidade de aquecimento e resfriamento causará a deterioração do desempenho da solda. O Esquema II utiliza varetas de solda de aço inoxidável austenítico para soldagem. Embora o tratamento térmico pós-soldagem possa ser omitido, devido aos diferentes coeficientes de expansão da solda e do material base, a difusão e migração de carbono podem ocorrer durante o trabalho prolongado em alta temperatura, o que facilmente leva a danos na solda na zona de fusão. Portanto, considerando a confiabilidade de uso, é mais seguro adotar o Esquema I para soldagem no local.

4. Conclusão

A soldagem de tubos de alta pressão de parede espessa de aço 15CrMo é viável com dois esquemas de soldagem. Para garantir que o desempenho da solda corresponda ao material base e tenha maior resistência térmica, o Esquema I é mais eficaz. A chave é controlar rigorosamente o processo de tratamento térmico pós-soldagem.

Embora o Esquema II possa omitir o tratamento térmico pós-soldagem, a possibilidade de danos na solda devido à migração e difusão de carbono em alta temperatura não pode ser ignorada. Portanto, deve ser usado com cautela apenas quando o tratamento térmico pós-soldagem não for possível.

 

O tratamento térmico é uma medida extremamente eficaz para melhorar e modificar as propriedades do aço redondo de liga 15CrMo, desempenhando um papel muito importante tanto na confiabilidade quanto na economia do produto. O tratamento térmico do aço redondo de liga 15CrMo geralmente inclui duas categorias principais: tratamento térmico geral (recozimento, normalização, têmpera, revenimento) e tratamento térmico superficial (têmpera superficial e tratamento térmico químico - cementação, nitretação, metalização, etc.).
Na engenharia mecânica, muitas peças de máquinas, como os virabrequins, engrenagens e comandos de válvulas de motores de combustão interna, bem como engrenagens em redutores importantes, não apenas exigem tenacidade suficiente, plasticidade e resistência à flexão no núcleo, mas também requerem alta dureza, alta resistência ao desgaste e alta resistência à fadiga dentro de uma certa espessura superficial. Os diversos métodos de tratamento térmico geral mencionados acima têm dificuldade em satisfazer simultaneamente os requisitos de desempenho acima. O tratamento térmico superficial é um método eficaz para alcançar simultaneamente esses requisitos de desempenho.
Tratamento térmico superficial é um tipo de tratamento térmico que altera as propriedades da superfície alterando a microestrutura da camada superficial de aço redondo liga 15CrMo.
Têmpera superficial é um tratamento térmico que altera apenas a microestrutura da camada superficial sem modificar sua composição química. Pode ser alcançada por aquecimento por indução usando corrente de alta frequência, média frequência ou frequência de rede, ou por aquecimento à chama. A característica comum é aquecer rapidamente a superfície do aço redondo da liga 15CrMo até a temperatura de têmpera e, em seguida, resfriá-lo rapidamente antes que o calor tenha penetrado no núcleo da peça, resultando em alta dureza superficial enquanto se mantém alta tenacidade no núcleo.
Tratamento térmico químico - Um método de tratamento térmico que altera a composição química e a estrutura da camada superficial do aço redondo de liga 15CrMo. De acordo com os diferentes elementos difundidos na superfície do aço redondo de liga 15CrMo, o tratamento térmico químico pode ser dividido em métodos como cementação, nitretação, carbonitretação e metalização. É muito eficaz em melhorar e aprimorar a resistência ao desgaste, resistência à corrosão e resistência à fadiga do aço redondo de liga 15CrMo. Atualmente, o tratamento térmico químico está se desenvolvendo rapidamente e muitas novas tecnologias estão sendo aplicadas.

 

 

 

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