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摘要：简要分析铬钼耐热钢焊接裂纹产生的主要因素，并有针对性地从材料管理、焊工管理、控制氢的来源、预热、焊接工艺及过程控制、后热、焊后热处理、无损检测等方面提出了控制铬钼耐热钢裂纹产生的几项措施，为确保铬钼耐热钢焊接质量提供了有力的保证。
关键词：铬钼耐热钢；焊接裂纹；质量控制措施
由于以Cr-Mo为基的低、中合金耐热钢具有很好的抗氧化性和热强性，工作温度可高达近600℃，还具有良好的抗硫和氢腐蚀的能力，因此某大型石化项目在炼油、化工、公用工程等装置高温管道上均使用了大量的铬钼耐热钢材料。由于铬钼耐热钢淬硬倾向大，属于裂纹敏感性材料，焊后容易产生延迟裂纹，而且由于铬钼钢均是用在高温部位，所以铬钼钢的焊接质量的控制就显得尤为重要。
1铬钼耐热钢焊接接头性能的基本要求
铬钼耐热钢接头性能的基本要求取决于管道的运行条件，制造工艺过程和焊接结构的复杂性。为保证耐热钢焊接结构在高温、高压和各种复杂介质下长期安全地运行，焊接接头性能必须具有与母材相当的等强性和等塑性、抗氢性和抗氧化性、组织稳定性、抗脆断性以及物理均一性。
2铬钼钢焊接裂纹产生的主要因素
2.1铬钼钢的淬硬倾向
钢的淬硬倾向主要取决于化学成分、壁厚、焊接工艺和冷却条件等，焊接时，钢的淬硬倾向越大，越易产生裂纹。低合金铬钼钢中的主要合金元素铬和钼都能显著地提高钢的淬硬性。对于中合金铬钼钢也普遍具有较高的淬硬性，当碳当量高于0.10%时，其在等温热处理状态下的组织均为马氏体。
2.2氢的作用
焊接接头的含氢量越高，则裂纹的敏感性越大。焊接时在高温作用下，将有大量的氢溶解在熔池中，在随后的冷却和凝固过程中，由于溶解度的急剧降低，氢极力逸出，但因冷却很快，使氢来不及逸出而保留在焊缝金属中。当氢聚集到一定浓度时，就会破坏金属中原子的结合键，使金属内出现一些微观裂纹，在应力持续作用下，氢不断聚集，微观裂纹不断扩展，直至发展为宏观裂纹，最后断裂。焊接材料中的水分、焊件坡口处的铁锈、油污，以及环境湿度等等都是焊缝中含氢的原因。
2.3焊接接头的应力状态
由于焊接时不均匀加热及冷却过程中产生的热应力和结构自身拘束条件所造成的应力，会引起氢的聚集，诱发延迟裂纹。
3铬钼耐热钢焊接裂纹的防治及控制措施
综上所述，由产生裂纹的三大因素可知，原材料（包括管材、焊材等）、氢的有害作用、预热、焊接工艺、后热、焊后热处理等是铬钼钢焊接裂纹产生的具体影响因素。因此为了防止焊接裂纹的产生，确保铬钼耐热钢焊接接头性能满足工艺及设计要求，在该项目中有针对性地采取了以下措施：
3.1做好材料管理，确保进场原材料质量
（1）严格进行质量证明文件的审查及外观质量检查；
（2）材料复验：在外观质量检验合格后，施工承包商严格按照国家及行业有关施工规范、标准的要求对铬钼钢材料的铬、钼合金含量进行100%的半定量光谱分析，同时对于大于10MPa的铬钼钢管线，均按照要求对其外表面逐根进行磁粉检测。
3.2选用优质的低氢焊接材料，做好焊材管理
就铬钼耐热钢而言，选用优质的低氢焊接材料是获得优质接头和防止焊接裂纹的有效措施之一。焊材的选择根据被焊钢材的化学成分、力学性能、施焊条件和使用条件综合考虑，在焊材管理方面，严格要求承包商做好入库前检查验收、验收后的储存保管及焊材的发放使用。焊条的烘干、保温、发放、使用、回收等设立专人负责，并及时做好烘烤实测温度和焊条发放及回收记录。
3.3严格进场焊工的技能测试工作，加强焊工管理
该项目制定了《焊工资格评定程序》、《特殊工作持证管理规定》等规定。同时还成立了焊工考试中心，焊工除了必须按照《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》取得焊工合格证外，还需经过项目焊工考试中心考试合格并获得《项目焊工合格证》后方允许进入现场施焊。在整个项目安装过程中，焊工考试中心累计考核合金钢焊工1662人次，一次合格率仅为63％，确保了通过考核进入现场施焊的焊工均具有较好的素质和操作技术水平，为保证铬钼钢焊接质量奠定了良好的基础。
3.4严格控制氢的来源
（1）选用低氢焊材，做好焊材的烘干、保温；
（2）在焊前将坡口表面及其边缘不小于20mm范围内清理干净。
3.5焊前准备
（1）坡口制备：坡口加工均采用机械方法进行，坡口加工后，对坡口及其两侧各20mm进行表面检测；
（2）定位焊：定位焊缝应均匀分布，一般不小于3点，且必须由合格焊工按照合格的焊接工艺施焊；
（3）工、卡具的安装：对卡具的材料、焊接工艺措施和工艺参数进行严格控制。卡具拆除后应修磨焊痕，并做100%渗透检测，以无裂纹为合格。
3.6预热
预热是防止铬钼耐热钢焊接接头产生延迟裂纹和再热裂纹的有效措施之一。
预热可以改变焊接过程的循环，遏制或减少淬硬组织的形成，降低延迟裂纹倾向。预热不仅要考虑钢材的淬硬性和焊件厚度，还应考虑结构刚性、母材的供货状态、焊接方法及环境温度等。
预热时要求热透且温度分布均匀，温度控制准确，因此选用电加热法进行预热。预热时以对口中心线为基准，两侧各不小于5倍壁厚，且不小于100mm，加热区以外的100mm范围内予以保温。同时配备红外测温仪随时进行检查测量，确保预热温度符合要求。
3.7焊接工艺及过程控制
（1）焊件达到预热温度后及时进行焊接，在保持预热温度的条件下，每条焊缝一次连续焊完。（2）打底焊缝：由于底层焊缝焊肉薄，焊后冷却过程中产生较大的收缩应力，再加上铬钼耐热钢的材料特性，使底层焊缝容易产生裂纹；因此其打底焊缝均采用氩弧焊工艺，以确保底层焊缝的质量。
（3）焊接线能量的控制：线能量过大，会引起热影响区过热，使晶粒粗大，降低接头的抗裂性能。线能量过小，会使热影响区淬硬，不利于氢的逸出，故而增加冷裂倾向；所以必须严格执行焊接工艺评定及焊接作业指导书中的焊接电流、电压等工艺参数，对线能量必须严格控制。
（4）选用合理的焊接顺序，减少焊接变形和焊接应力。
（5）确保层间温度不低于预热温度。（6）对于厚壁管采用多层多道焊焊接工艺。
3.8后热（消氢处理）
为了减小焊缝中氢的有害影响，降低焊接残余应力，避免焊缝接头中出现马氏体组织，从而防止氢致裂纹的产生，在焊接被迫中断或焊后来不及进行热处理时必须进行后热消氢处理。
3.9加强焊后热处理控制
铬钼钢焊接后在现场施工条件下的焊后热处理，系指对接头进行高温回火，利用金属高温下强度的降低而把弹性应变转变成塑性应变以达到消除焊接残余应力的目的，同时改善金属组织，提高接头的综合力学性能。为此，在热处理时，必须有经过监理确认的热处理方案，并对热处理人员进行有效的技术交底，热处理设备包括其各种仪表必须在合格的检定期内，同时需要热处理的焊口编号、测温仪放置和数量、加热片覆盖厚度和宽度、各道焊口输入的热处理工艺参数等必须经过焊接检验员检查确认等，以确保热处理质量。
3.10加强裂纹的检测工作
从检测人员管理、委托、点口、检测工艺、检测时机、检测比例、检测覆盖性、返修、扩探、业主抽检等环节加强质量控制，确保无损检测质量符合要求。同时组织项目现场无损检测高级人员组成专家小组对各区域铬钼钢RT底片进行100%的复审，对可疑的底片进行进一步的确认或用X射线机进行复测，对存在的问题进行返修处理。共复审焊口2522道，底片9489张。发现裂纹2张，条状缺陷超标2张，均已返修合格。
4结束语
（1）具有较高的淬硬倾向、氢的有害作用、焊接接头的应力状态是铬钼钢产生裂纹的三大主要因素；（2）加强原材料管理、合理地选用低氢焊材、做好焊材管理是防止铬钼钢产生裂纹的前提条件之一；（3）严格执行焊接工艺、控制好焊接线能量、选用合理的焊接顺序可以有效改善焊缝的应力状态，从而防止铬钼钢焊接裂纹的产生；（4）加强预热、层间温度、后热、焊后热处理等方面的控制，可以消除氢的有害作用，降低焊接应力，有效防止裂纹的产生。
参考文献：
[1]杨立坤，何元.铬钼耐热钢管道焊接裂纹的控制方略谈[J].化工管理，2020（15）：149-150.
[2]雷婧.浅析铬钼耐热钢管道焊接裂纹的控制措施[J].机电技术，2010，33（03）：99-101.