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10CrMo910厚壁管廣泛用于輸送５３０℃的高溫蒸汽，本文結合高壓蒸汽注汽鍋爐總汽外輸管線的更換實例，分析了10CrMo910鋼的可焊性，從母材分析、現場焊接、檢驗、焊后熱處理等方面總結了２８ｍｍ壁厚的管道焊接方法。

１10CrMo910厚壁管鋼的特性

中原油田鉆井三公司鉆采設備廠高壓蒸汽注汽鍋爐流程維修改造中，因總汽外輸管線變更，需把原管線一處彎頭切割下后，轉換方向。經查，該材質為進口耐熱鋼10CrMo910。其管線設計溫度為５３０℃，設計壓力為１２ＭＰａ，管材直徑１８０ｍｍ、壁厚２８ｍｍ，需在現場進行組對、焊接。

10CrMo910鋼為低合金珠光體耐熱鋼，主要用于制造壁溫在５９０℃以下的過熱器及壁溫為５２０℃的集箱和蒸汽管道，從大量積累的試驗數據可知，該鋼具有良好的焊接性，對熱處理不太敏感，能在大截面上得到均勻組織，持久塑性好，當延伸率達３％５％時，蠕變速率才開始增加。因此，該鋼在運行中具有可靠的安全性。

２焊接時的問題

（１）具有較大淬硬傾向。根據國際焊接學會推薦的公式算出該鋼碳當量：Ｃｅｐ＝Ｃ＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ／５）＋（Ｎｉ＋Ｃｕ／１５）＝０．１１＋（０．５２／６）＋（２．３１＋１．００／５）＝０．８５９，由此可知，該鋼具有較大淬硬傾向。按照等成分原則，10CrMo910鋼管采用手工電弧焊，選用相匹配的Ｈ０８Ｃｒ２．２５Ｍｏ１Ａ焊絲和Ｒ４０７焊條（ＨＤ≤５ｍＬ／１００ｇ），焊條化學成分見表３。由于10CrMo910鋼具有較大淬硬傾向，且管壁厚有較大拘束度，焊接時容易產生熱烈紋。為此焊前必須進行預熱，采用低氫型焊條焊接，焊后進行去氫熱處理等工藝措施。（２）易產生再裂紋。由于10CrMo910鋼內Ｓ、Ｐ雜質含量很低，一般不宜產生熱烈紋。試驗證實，焊縫成型系數（焊縫寬高之比）越小，越容易產生縱向熱烈紋；當焊接線能量超過５０ＫＪ／ｃｍ時，也易產生熱烈紋。此鋼含有較多的合金元素，焊后熱處理不當時，容易產生再熱烈紋。因此，必須嚴格控制焊縫中Ｓ、Ｃ等雜質，減少應力集中，嚴格控制焊接線能量。

３焊接方法擬定

按照母材和填充金屬材料的成分，采用手工鎢極氬弧焊打底、手工電弧焊填充、蓋面的焊接方法，選用Ｈ０８Ｃｒ２．２５Ｍｏ１Ａ焊絲和Ｒ４０７焊條。焊材化學成分見表３、焊接工藝參數見表４。

４現場施焊

（１）坡口與組對。10CrMo910耐熱鋼采用氧－乙炔火焰切割下料。為防止火焰切割邊緣開裂，切割前應預熱１５０℃，切割成Ｖ型坡口，在現場用角向磨光機對坡口進行修磨，對內坡口進行倒角處理。對坡口及相鄰內外側進行磁粉探傷檢查，是否存在表面裂紋、缺欠，合格后才可以進行組對點固焊。為了避免損壞坡口，導致焊縫根部產生缺欠，采用坡口中部引橋點固法。用氧－乙炔火焰中性焰對點固焊的位置進行預熱，用氬弧焊點固管口四點，點固焊縫高３￣４ｍｍ、長約２５ｍｍ。（２）打底焊。10CrMo910管采用手工鎢極氬弧焊Ｈ０８Ｃｒ２．２５ＭｏＡ焊絲打底，采用電加熱法對坡口進行預熱，氬弧焊打底時進行２００℃、４０ｍｉｎ焊前預熱，可降低焊縫殘余應力，減少根部淬硬傾向，但預熱溫度不宜過高，否則焊工將無法操作。由于該管管壁較厚，拘束度大，ＴＩＧ打底層應厚一點（３４ｍｍ），并要求收弧時填滿弧坑，在坡口上收弧，防止焊縫根部產生裂紋。打底焊結束后，用角向磨光機磨去點固焊點。（３）填充、蓋面、探傷。打底焊結束檢查焊縫無缺欠后，立即用手工電弧焊進行填充連續施焊。填充、蓋面用Ｒ４０７焊條需經過３５０℃４００℃，２小時烘干，１２０℃１５０℃保溫。由于管壁厚坡口較寬，連續時線能量容易超出評定值，這樣，接頭金屬組織將變得粗大，為了控制線能量，層間溫度必須控制在２００℃３００℃之間，嚴格按照焊接工藝進行多道焊。由于管壁較厚，其焊縫缺欠返修和焊縫ＲＴ探傷難度大，填充３層后進行３００℃、１ｈ的焊后熱處理，１２ｈ進行１００％ＲＴ探傷，合格后重新預熱繼續實焊。完成填充蓋面焊后進行３００℃、１ｈ的焊后熱處理，２４ｈ后進行１００％ＵＴ探傷。通過進行兩次后熱，減少了焊縫中的擴散氫，降低了接頭的焊接應力，也使預熱溫度比規范規定（２５０℃３５０℃）有所降低，便于手工氬弧焊操作。

５焊后熱處理

10CrMo910管焊后對焊縫進行７２０℃±１０℃、２ｈ回火熱處理。采用電加熱法，用硅酸鋁釬維棉保溫，看不到有持久強度急劇下降的現象。按以上工序完成焊后熱處理后，對焊縫、熱處理區進行１００％的ＰＴ檢查，均一次合格。目前該高壓蒸汽管已長時間在５５０℃下連續運行兩年時間，焊接接頭滿足要求。