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焊接材料:针对15CrMo钢的焊接性的工作特点,根据以往的经验,参照国外提供的焊接工艺卡,我们选择了两种方案进行焊接试验。
方案Ⅰ:焊接预热,采用ER80S-B2L焊丝,T1G焊打底,E8018-B2焊条,焊条电弧焊盖面,焊后进行局部热处理。
方案Ⅱ:采用ER80S-B2L焊丝,T1G焊打底,E309Mo-16焊条,焊条填充电弧焊盖面,焊后不进行热处理。焊丝和焊条的化学成分及力学性能见表1。
材质 |
C |
Si |
Mn |
Mo |
Cr |
15CrMo |
0.12~0.18 |
0.17~0.37 |
0.40~0.70 |
0.40~0.55 |
0.80~1.10 |
型号 C Mn Si Cr Ni Mo S P δb/Mpa δ,%
ER80S-B2L≤0.05 0.70.41.2 <0.20.5 ≤0.025 ≤0.025 ≤500 25
E8018-B2 0.070.7 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
焊前准备
试件采用15CrMo钢管,规格为φ325×25,坡口型式及尺寸见图1。
焊前用角向磨光机将坡口内外及坡口边缘50mm范围内打磨至露出金属光泽,然后用丙酮清洗干净。
试件为水平固定位置,对口间隙为4mm,采用手工钨极氩弧焊沿园周均匀点焊六处,每处点固长度应不小于20mm。焊条按表2的规范进行烘烤。
2 焊条烘烤规范
焊条型号 烘烤温度 保温时间
E8018-B2 300 ℃ 2h
E309Mo-16 150 ℃ 1.5h
3 焊接工艺参数
按方案Ⅰ焊前需进行预热,根据Tto-Bessyo等人提出的计算预热温度公式:
To=350√[C]-0.25(℃) 式中,To——预热温度,℃。
[C]=[C]x [C]p [C]p=0.005S[C]x
[C]x=C (Mn Cr)/9 Ni/18 7Mo/90 式中,
[C]x——成分碳当量;
[C]p——尺寸碳当量; S——试件厚度(本文中S=25mm);
[C]x=C (Mn Cr)/9 7/90Mo=0.361
[C]p=0.045 则To=138℃
因此预热温度选为150℃。采用氧-乙炔焰对试件进行加温,先用测温笔粗略判断试件表面的的温度(以笔迹颜色变化快慢进行估计),最后用半导体点温计测定,测量点至少应选择三点,以保证试件整体均达到所要求的预热温度。
焊接时,第一层采用手工钨极氩弧焊打底,为避免仰焊处焊缝背面产生凹陷,送丝时采用内填丝法,即焊丝通过对口间隙从管内送入。其余各层采用焊条电弧焊,共焊6层,每个焊层一条焊道。方案Ⅰ和方案Ⅱ的焊接工艺参数见表3、4。按方案Ⅰ焊
3 方案Ⅰ的焊接工艺参数
焊道名称 焊接方法 焊接材料 焊材规格/mm 焊接电流/A 电弧电压/V 预热及层间温度 热处理规范
打底层 钨板氩弧焊 ER80S-B2L φ2.4 110 12
填充层 焊条电弧焊 E8018-B2 φ3.2 5 85~90 23~25150℃ 715。×75min
盖面层 焊条电弧焊 E8018-B2 φ3.2 5 85~90 23~25
3方案Ⅱ的焊接工艺参数
焊道名称 焊接方法 焊接材料 焊材规格/mm 焊接电流/A 电弧电压/V 预热及层间温度 热处理规范
打底层 钨板氩弧焊 ER80S-B2L φ2.4 110 12
填充层 焊条电弧焊 E309Mo-16 φ3.2 90~95 22~24 / /
盖面层 焊条电弧焊 E309Mo-16 φ3.2 90~95 22~24
接时,层间温度应不低于150℃,为防止中断焊接而引起试件的降温,施焊时应由二名焊工交替操作,焊后应立即采取保温缓冷措施。
焊接工艺评定试验
试件焊后按JB4730-94《压力容器无损检测》标准进行100%的超声波探伤检验,焊缝Ⅰ级合格。按JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》标准进行焊接工艺评定试验。评定结果见表5。
4 焊接工艺评定试验结果
试验方案 拉伸试验 弯曲试验 冲击韧性试验aky(J/cm2)
抗拉强度δb/Mpa 断裂部位 弯曲角度 面弯 背弯 焊缝 熔合线 热影响区(HAZ)
方案Ⅰ 550/530 母材 50。 合格 合格 84.8 162 135.6
方案Ⅱ 525/520 母材 50。 合格 合格 79.4 109.2 96.7
从拉伸试验结果可知,两种方案的拉伸试样全部断在母材,说明焊缝的抗拉强度高于母材;弯曲试验全部合格,说明焊缝的塑性较好。根据表5中的冲击韧性试验结果可知,方案Ⅰ的冲击韧性明显高于方案Ⅱ,证明方案Ⅰ的焊后热处理规范比较理想,高温回火不仅达到了改善接头组织和性能目的,而且使韧性与强度配合适当。从室温机械性能结果可知,所推荐的两种焊接工艺方案均可用于现场施工。方案Ⅰ采用了与母材成分接近的焊条,焊缝性能同母材匹配,焊缝应具有较高的热强性,焊缝在高温下长期使用不易破坏。难点是焊后热处理规范较为严格,回火温度和保温时间及加热和冷却速度控制不当反而会引起焊缝性能下降。方案Ⅱ采用了奥氏体不锈钢焊条施焊,虽然可以省去焊后热处理,但由于焊缝与母材膨胀系数不同,长期高温工作时可发生碳的扩散迁移现象,容易导致焊缝在熔合区发生破坏。因此,从使用可靠性考虑,现场采用方案Ⅰ施焊更为稳妥。
合金钢管15CrMo组织强化的的三个特点
通常情况下,合金钢管的微观组织结构决定的钢管的结构性能,然而,组织强化决定着微观组织结构。冷轧合金钢管在轧制完成后,随着冷却环境的改变,组织中各种贝氏体、马氏体等结构组织也随之而改变,这也导致的钢管的结构性能有很大的改变,可以通过这种方法获得更多的强度不通级别的钢管,以适应不同的性能需求。
1、组织强化需要母相,即在钢管的元素中要含有发生组织强化的母相。
2、组织强化是一个过程,包括组织形变及组织扩散,随着冷却环境的改变,合金钢管组织结构可能有两种变化方式,即有扩散和无扩散,在低温环境里,无扩散决定着组织形变的过程;在高温环境中,扩散决定着组织结构的改变。
3、组织强化有两个重要因素,即组织应变和环境冷却。例如在加热环境或者冷却环境中,合金钢管的组织会随着温度的改变而逐渐改变,能量状态由低转变为高。另外,查看钢管现货可以知道,在合金钢管中,少量介质含有极其精细的密度。因此,在调整钢管的结构性能时,要时刻注意合金钢管的组织性能。
钢管重量计算公式:[(外径-壁厚)*壁厚]*0.02466=kg/米(每米的重量)
合金钢管15CrMo尺寸及允许偏差
偏差等级 |
标准化外径允许偏差 |
D1 |
±1.5%,最小±0.75 mm |
D2 |
±1.0%。最小±0.50 mm |
D3 |
±0.75%.最小±0.30 mm |
D4 |
±0.50%。最小±0.10 mm |
15CrMo钢厚壁高压管的焊接采用两种焊接方案均为可行。为了保证焊缝性能同母材匹配且具有较高的热强性,采用方案Ⅰ效果更佳,关键是要严格控制焊后热处理工艺。
方案Ⅱ虽可省去焊后热处理,但焊缝在高温下发生碳的迁移扩散而导致焊缝破坏的可能性不容忽视,因此,只有在焊后无法进行热处理时才慎重采用。
27*5 |
51*5 |
108*20 |
168*15 |
27*5.5 |
51*6 |
114*5 |
168*16 |
28*2.5 |
57*4 |
114*6 |
168*18 |
28*3 |
57*5 |
114*7 |
168*20 |
28*3.5 |
57*5.5 |
114*8 |
168*22 |
28*4 |
57*6 |
114*8.5 |
168*25 |
30*2.5 |
60*4 |
114*9 |
168*28 |
32*2.5 |
60*4 |
114*10 |
180*10 |
32*3 |
60*5 |
114*11 |
194*10 |
32*3.5 |
60*6 |
114*12 |
194*12 |
15crmo合金钢管价格是5500元-7800元左右,15crmo合金钢管许多工厂都是有的出售的,基本上都是批量购买都会比较便宜。价格来源于网络,仅供参考。
15crmo合金钢管价格是5500元-7800元左右,15crmo合金钢管许多工厂都是有的出售的,基本上都是批量购买都会比较便宜。价格来源于网络,仅供参考。
15crmo的材质是否属于高合金钢管,高合金钢管包括什么? 答:15CrMo是一种钢系珠光体组织耐热钢,在高温下具有较高的热强性(δb≥440MPa)和抗氧化性,并具有一定的抗氢腐蚀能力。由于钢中含有...
15CrMo合金钢管与15CrMoG合金钢管的区别
15CrMo 合金钢管与 15CrMoG 合金钢管的区别 15crmo合金钢管是普通合金碳素钢, 执行标准为 GB3087,15CrMoG 合金钢管是高压锅炉专用管,执行标准为 GB5310。 15CrMoG 合金钢管及其特性纯化氢的原理是,高温环境下使用,并 且承受一定的压力在 300—500℃下,把待纯化的氢通入 15CrMoG 合 金钢管的一侧时,氢被吸附在 15CrMoG 合金钢管壁上,由于钯的 4d 电子层缺少两个电子, 它能与氢生成不稳定的化学键 (钯与氢的这种 反应是可逆的) ,在钯的作用下,氢被电离为质子其半径为 1.5× 1015m,而钯的晶格常数为 3.88×10-10m( 20℃时),故可通过 15CrMoG 合金钢管,在钯的作用下质子又与电子结合并重新形成氢 分子,从 15CrMoG 合金钢管的另一侧逸出。在 15CrMoG 合金钢管 表面,未被离解的气体是不能透过
15CrMo低合金钢焊接技术总结
通过对15CrMo低合金钢钢材焊接性差的原因分析,总结了在施工现场对其施焊的焊接技术难点和技术控制点。
合金钢管15CrMoG纯化氢的原理是,在300—500℃下,把待纯化的氢通入合金钢管15CrMoG的一侧时,氢被吸附在合金钢管15CrMoG壁上,由于钯的4d电子层缺少两个电子,它能与氢生成不稳定的化学键(钯与氢的这种反应是可逆的),在钯的作用下,氢被电离为质子其半径为1.5×1015m,而钯的晶格常数为3.88×10-10m(20℃时),故可通过合金钢管15CrMoG,在钯的作用下质子又与电子结合并重新形成氢分子,从合金钢管15CrMoG的另一侧逸出。在合金钢管15CrMoG表面,未被离解的气体是不能透过的,故可利用合金钢管15CrMoG获得高纯氢。
虽然钯对氢有独特的透过性能,但纯钯的机械性能差,高温时易氧化,再结晶温度低,易使合金钢管15CrMoG变形和脆化,故不能用纯钯作透过膜。在钯中添加适量的IB族和Ⅷ族元素,制成钯合金,可改善钯的机械性能11.汽车半轴套管用无缝钢管(GB3088-82)是制造汽车半轴套管及驱动桥桥壳轴管用的优质碳素结构钢和合金结构钢热轧无缝钢管钯合金中,银约占20—30%,其他成分(如金等)的含量<5%。
新型的15CrMo合金钢管以低碳(≤0.1%)和低硫(≤0.015%)为主要特征。常用的合金元素按其在15CrMo合金钢管的强化机制中的作用可分为:固溶强化元素(Mn、Si、Al、Cr、Ni、Mo、Cu等);细化晶粒元素(Al、Nb、V、Ti、N等);沉淀硬化元素(Nb、V、Ti等)以及相变强化元素(Mn、Si、Mo等)(见金属的强化)。
C ;在15CrMo合金钢管中形成珠光体或弥散析出的合金碳化物,使钢得到强化。在微合金钢中为形成一定量的碳-氮化物,碳的含量只需要0.01~0.02%;所以降碳是这类钢发展的必然趋势,从而可大大改善15CrMo合金钢管的韧性和焊接性能。
Mn ;高的Mn/C比对提高15CrMo合金钢管的屈服强度和冲击韧性有好处。锰能降低γ→α 转变温度;有利于针状铁素体的形核;在加热过程中可增大碳-氮化物形成元素在γ-Fe中的溶解度,从而增加了铁素体中碳化物的弥散析出量。此外,由于高锰导致15CrMo合金钢管的应力/应变特性的变化,可以抵销鲍欣格效应的强度损失。
Si ;多数低合金高强度钢不用硅合金化,但在热轧铁素体-马氏体多相钢中,硅是不可缺少的添加元素。
Mo ;含钼15CrMo合金钢管(~0.15%Mo)有较高的强度,比传统的铁素体-珠光体钢又有较高的韧性。钼对钢在冷却过程中珠光体转变有抑制作用。在针状铁素体钢和超低碳贝氏体钢中的含钼量一般在0.2~0.4%。
Nb、V、Ti ;在低碳的锰钢或低碳的锰-钼钢中添加0.05~0.15% Nb(或V、Ti),有明显的晶粒细化和沉淀硬化作用。钛在钢中形成硫化物,改善冲击吸收功的各向异性和冷成型性。
稀土元素(RE) ;微量(0.001%左右)稀土金属,不影响15CrMo合金钢管的强度。其主要作用是脱硫,它又是最有效的硫化物形态控制元素,减小韧性的各向异性,防止钢的层状撕裂。
其他元素Ni、Cr、Cu等,在微合金钢中固溶硬化并不十分有效,在非调质钢中一般控制在较低的含量范围。
低合金高强度钢按其主要性能和用途,可分为高强度用钢、低温用钢和耐蚀用钢三类:
高强度用钢 ;这类钢除高强度外还兼有优良的低温韧性,其主要特点和用途见表。这类15CrMo合金钢管的产量在中国占低合金高强度钢产量的80%以上,其中屈服强度35~40kgf/mm平方级的钢种占大多数,应用最为广泛的是16Mn钢。
低温用钢 ;它们属于铁素体型低温用钢。通过提高钢的纯净度和降低钢中磷、硫含量得到较低的韧性-脆性转变温度。这类钢主要有09Mn2V(-70℃)、06MnNb(-90℃)、3.5%Ni(-100℃)和06AlNbCuN(-120℃),用于制作低温设备的零部件。
耐蚀用钢 ;这类钢对大气、海水、硫化氢等环境有一定程度的抗蚀能力,如10MnPNbRE钢耐海洋大气和海水腐蚀,用于船舶、板桩、井架;12MoAlV钢适于制造炼油厂高温硫化氢设备;10MoWVNb钢在用于400℃氢、氮、氨高压管方面效果较好。
15CrMo钢系环光体组织耐热钢,在高温下具有较高的热强性(δb≥440MPa)和抗氧化性,并具有一定的抗氢腐蚀能力。由于钢中含有较高含量的Cr、C和其它合金元素,钢材的淬硬倾向较明显,焊接性
15crmo合金管焊接性焊接材料
焊接工艺评定试验结果
试验方案 拉伸试验 弯曲试验 冲击韧性试验aky(J/cm2)
抗拉强度δb/Mpa 断裂部位 弯曲角度 面弯 背弯 焊缝 熔合线 热影响区(HAZ) 标准:
GB5310--中国国家标准
针对15CrMo钢的焊接性的工作特点,根据以往的经验,参照国外提供的焊接工艺,可以采用下面两种方式焊接:
1、焊接预热,采用ER80S-B2L焊丝,T1G焊打底,E8018-B2焊条,焊条电弧焊盖面,焊后进行局部热处理。
2、采用ER80S-B2L焊丝,T1G焊打底,E309Mo-16焊条,焊条填充电弧焊盖面,焊后不进行热处理。
15CrMo合金钢管组织强化的的三个特点
通常情况下,合金钢管的微观组织结构决定的钢管的结构性能,然而,组织强化决定着微观组织结构。冷轧合金钢管在轧制完成后,随着冷却环境的改变,组织中各种贝氏体、马氏体等结构组织也随之而改变,这也导致的钢管的结构性能有很大的改变,可以通过这种方法获得更多的强度不通级别的钢管,以适应不同的性能需求。 1、组织强化需要母相,即在钢管的元素中要含有发生组织强化的母相。
2、组织强化是一个过程,包括组织形变及组织扩散,随着冷却环境的改变,合金钢管组织结构可能有两种变化方式,即有扩散和无扩散,在低温环境里,无扩散决定着组织形变的过程;在高温环境中,扩散决定着组织结构的改变。
3、组织强化有两个重要因素,即组织应变和环境冷却。例如在加热环境或者冷却环境中,合金钢管的组织会随着温度的改变而逐渐改变,能量状态由低转变为高。另外,查看钢管现货可以知道,在合金钢管中,少量介质含有极其精细的密度。因此,在调整钢管的结构性能时,要时刻注意合金钢管的组织性能。
用途:
用于高压锅炉(工作压力一般不大于9.8Mpa,工作温度在450℃-650℃之间)的受热面管子、集箱、省煤器、过热器、再热器等。(P<9.8MPa,450℃<T<650℃)
尺寸公差
钢管种类 | 钢管尺寸 mm | 允许偏差 | |||
普通级 | 高级 | ||||
热轧(挤)管 | 外径 D | ≤159 | +1.0%(最小值为+0.5mm) | +0.75%(最小值为+0.3mm) | |
>159 | +1.0% | +0.90% | |||
壁厚 S | <3.5 | +15%(最小值为+0.48mm) -10% (最小值为-0.32mm) | +1.0%(最小值为+0.2mm) | ||
3.5~20 | +15% -10% | +10% | |||
>20 | D<219 | +10% | +7.5% | ||
D≥219 | +12.5% -10.0% | +10% | |||
冷拔(轧)管 | 外径 D | ≤30 | +0.20mm | +0.15mm |
方案Ⅰ550/530 母材50。 合格 合格84.8 162 135.6
方案Ⅱ525/520 母材50。 合格 合格79.4 109.2 96.7
15CrMo焊接性 1 焊接材料
针对15CrMo钢的焊接性的工作特点,根据以往的经验,参照国外提供的焊接工艺卡,我们选择了两种方案进行焊接试验。
2 方案Ⅰ:焊接预热,采用ER80S-B2L,焊丝T1G焊打底,E8018-B2焊条,焊条电弧焊盖面,焊后进行局部热处理。
3 方案Ⅱ:采用ER80S-B2L焊丝,T1G焊打底,E309Mo-16焊条,焊条填充电弧焊盖面,焊后不进行热处理。焊丝和焊条的化学成分及力学性能见表1。
4 焊后热处理
5 采用方案Ⅰ焊接的试件,焊后应进行局部高温回火处理。热处理的工艺为:升温速度为200℃/h,升到715℃保温1小时15分钟,降温速度100℃/h,降到300℃后空冷。具体采用JL-4型履带式电加热器
6(1146×310)包绕焊缝,用硅酸铝棉层保温,保温层厚度50mm,温度控制采用DJK-A型电加热器自动控温仪。
7 焊接工艺评定试验结果
8 试验方案 拉伸试验 弯曲实验冲击任性试验aky(J/cm2)
9 抗拉强度δb/Mpa 断裂部位 弯曲角度 面弯 背弯 焊缝 熔合线 热影响区(HAZ)
10 方案Ⅰ550/530 母材50。 合格 合格84.8 162 135.6
11 方案Ⅱ525/520 母材50。 合格 合格79.4 109.2 96.7
15CrMo大口径厚壁合金钢管纯化氢的原理是,在300—500℃下,把待纯化的氢通入15CrMoG钢管的一侧时,氢被吸附在15CrMo大口径厚壁合金钢管壁上,由于钯的4d电子层缺少两个电子,它能与氢生成不稳定的化学键(钯与氢的这种反应是可逆的),在钯的作用下,氢被电离为质子其半径为1.5×1015m,而钯的晶格常数为3.88×10-10m(20℃时),故可通过15CrMoG合金钢管,在钯的作用下质子又与电子结合并重新形成氢分子,从15CrMoG合金钢管的另一侧逸出。在15CrMoG合金钢管表面,未被离解的气体是不能透过的,故可利用15CrMoG合金钢管获得高纯氢。
虽然钯对氢有独特的透过性能,但纯钯的机械性能差,高温时易氧化,再结晶温度低,易使15CrMoG钢管变形和脆化,故不能用纯钯作透过膜。在钯中添加适量的IB族和Ⅷ族元素,制成钯合金,可改善钯的机械性能11.汽车半轴套管用无缝钢管(GB3088-82)是制造汽车半轴套管及驱动桥桥壳轴管用的优质碳素结构钢和合金结构钢热轧无缝钢管钯合金中,银约占20—30%,其他成分(如金等)的含量<5%。