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15crmo合金鋼管的行業(yè)優(yōu)勢
GB/T8162-2008(結構用無(wú)縫鋼管)。主要用于一般結構和機械結構。其代表材質(zhì)(牌號):碳素鋼、20、45號鋼;合金鋼Q345、20Cr、40Cr、20CrMo、30-35CrMo、42CrMo等。
無(wú)縫鋼管的相關(guān)標準及用途:
1.GB/T8162-2008(結構用無(wú)縫鋼管)。主要用于一般結構和機械結構。其代表材質(zhì)(牌號):碳素鋼、20、45號鋼;合金鋼Q345、20Cr、40Cr、20CrMo、30-35CrMo、42CrMo等。
2.GB/T8163-2008(輸送流體用無(wú)縫鋼管)。主要用于工程及大型設備上輸送流體管道。代表材質(zhì)(牌號)為20、Q345等。
3.GB3087-2008(低中壓鍋爐用無(wú)縫鋼管)。主要用于工業(yè)鍋爐及生活鍋爐輸送低中壓流體的管道。代表材質(zhì)為10、20號鋼。
4.GB5310-2008(高壓鍋爐用無(wú)縫鋼管)。主要用于電站及核電站鍋爐上、高壓的輸送流體集箱及管道。代表材質(zhì)為20G、12Cr1MoVG、15CrMoG等。
5.GB5312-2009(船舶用碳鋼和碳錳鋼無(wú)縫鋼管)。主要用于船舶鍋爐及過(guò)熱器用I、II級耐壓管等。代表材質(zhì)為360、410、460鋼級等。
6.GB6479-2000(高壓化肥設備用無(wú)縫鋼管)。主要用于化肥設備上輸送高溫高壓流體管道。代表材質(zhì)為20、16Mn、12CrMo、12Cr2Mo等。
7.GB9948-2006(石油裂化用無(wú)縫鋼管)。主要用于石油冶煉廠(chǎng)的鍋爐、熱交換器及其輸送流體管道。其代表材質(zhì)為20、12CrMo、1Cr5Mo、1Cr19Ni11Nb等。
8.GB18248-2000(氣瓶用無(wú)縫鋼管)。主要用于制作各種燃氣、液壓氣瓶。其代表材質(zhì)為37Mn、34Mn2V、35CrMo等。
另外,還有GB/T17396-1998(液壓支柱用熱軋無(wú)縫鋼管)、GB3093-1986(柴油機用高壓無(wú)縫鋼管)、GB/T3639-1983(冷拔或冷軋 無(wú)縫鋼管)、GB/T3094-1986(冷拔無(wú)縫鋼管異形鋼管)、GB/T8713-1988(液壓和氣動(dòng)筒用 內徑無(wú)縫鋼管)、GB13296-1991(鍋爐、熱交換器用不銹鋼無(wú)縫鋼管)、GB/T14975-1994(結構用不銹鋼無(wú)縫鋼管)、GB/T14976-1994(流體輸送用不銹鋼無(wú)縫鋼管)GB/T5035-1993(汽車(chē)半軸套管用無(wú)縫鋼管)、API?SPEC5CT-1999(套管和油管規范)等。
2.焊接鋼管標準
焊接鋼管也稱(chēng)焊管是用鋼板或鋼帶經(jīng)過(guò)卷曲成型后焊接制成的鋼管。焊接鋼管生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,生產(chǎn),品種規格多,設備資少,但一般強度低于無(wú)縫鋼管。20世紀30年代以來(lái),隨著(zhù) 帶鋼連軋生產(chǎn)的發(fā)展以及焊接和檢驗技術(shù)的進(jìn)步,焊縫質(zhì)量不斷提高,焊接鋼管的品種規格日益增多,并在越來(lái)越多的代替了無(wú)縫鋼管。焊接鋼管按焊縫的形式分為直縫焊管和螺旋焊管。 直縫焊管生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,生產(chǎn),成本低,發(fā)展較快。螺旋焊管的強度一般比直縫焊管高,能用較窄的坯料生產(chǎn)管徑較大的焊管,還可以用同樣寬度的坯料生產(chǎn)管徑不同的焊管。但是與相同長(cháng)度的直縫管相比,焊縫長(cháng)度增加30~100%,而且生產(chǎn)速度較低。 因此,較小口徑的焊管大都采用直縫焊,大口徑焊管則大多采用螺旋焊。
1.低壓流體輸送用焊接鋼管(GB/T3092-1993)也稱(chēng)一般焊管,俗稱(chēng)黑管。是用于輸送水、煤氣、空氣、油和取暖蒸汽等一般較低壓力流體和其他用途的焊接鋼管。鋼管接壁厚分為普通鋼管和加厚鋼管;接管端形式分為不帶螺紋鋼管(光管)和帶螺紋鋼管。鋼管的規格用公稱(chēng)口徑(mm)表示,公稱(chēng)口徑是內徑的近似值。習慣上常用英寸表示,如11/2 等。低壓流體輸送用焊接鋼管除直接用于輸送流體外,還大量用作低壓流體輸送用鍍鋅焊接鋼管的原管。
2.低壓流體輸送用鍍鋅焊接鋼管(GB/T3091-1993)也稱(chēng)鍍鋅電焊鋼管,俗稱(chēng)白管。是用于輸送水、煤氣、空氣油及取暖蒸汽、暖水等一般較低壓力流體或其他用途的熱浸鍍鋅焊接(爐焊或電焊)鋼管。鋼管接壁厚分為普通鍍鋅鋼管和加厚鍍鋅鋼管;接管端形式分為不帶螺紋鍍鋅鋼管和帶螺紋鍍鋅鋼管。鋼管的規格用公稱(chēng)口徑(mm)表示,公稱(chēng)口徑是內徑的近似值。習慣上常用英寸表示,如11/2 等。
3.普通碳素鋼電線(xiàn)套管(GB3640-88)是工業(yè)與民用建筑、安裝機器設備等電氣安裝工程中用于保護電線(xiàn)的鋼管。
4.直縫電焊鋼管(YB242-63)是焊縫與鋼管縱向平行的鋼管。通常分為公制電焊鋼管、電焊薄壁管、變壓器冷卻油管等等。
5.一般低壓流體輸送用螺旋縫埋弧焊鋼管(SY5037-2000)是以熱軋鋼帶卷作管坯,經(jīng)常溫螺旋成型,采用雙面自動(dòng)埋弧焊或單面焊法制成的用于水、煤氣、空氣和蒸汽等一般低壓流體輸送用埋弧焊鋼管。
6.樁用螺旋焊縫鋼管(SY5040-2000)是以熱軋鋼帶卷作管坯,經(jīng)常溫螺旋成型,采用雙面埋弧焊接或高頻焊接制成的,用于土木建筑結構、碼頭、橋梁等基礎樁用鋼管。
3.不銹鋼管材質(zhì)標準
GB2270-80 不銹鋼無(wú)縫鋼管
GB/T14976-94 流體輸送用不銹鋼無(wú)縫鋼管
GB/T14975-94 結構用不銹鋼無(wú)縫鋼管
GB13296-91 鍋爐、熱交換器用不銹鋼無(wú)縫鋼管
(GJB2608-96)(YB676-73)航空用結構鋼厚壁無(wú)縫鋼管
(GJB2296-95)(YB678-71)航空用不銹無(wú)縫鋼管
(YB/T679-97)(YB679-71)航空用18A空心鉚釘薄壁無(wú)縫鋼管
(GJB2609-96)(YB680-71)航空用結構薄壁無(wú)縫鋼管
(YB/T681-97)(YB681-71)航空用導管20A薄壁無(wú)縫鋼管
GB3090-82 不銹鋼小直徑鋼管
GB5310-95 高壓鍋爐用無(wú)縫鋼管
GB3087-82 低中壓無(wú)縫鋼管
GB3089-92 不銹耐酸 薄壁無(wú)縫鋼管
GB9948-88 石油裂化無(wú)縫鋼管
ASTM A213 鍋爐、熱交換器用鐵素體和奧氏體合金鋼無(wú)縫鋼管
ASTM A269 一般用途奧氏體不銹鋼無(wú)縫鋼管和焊接鋼管
ASTM A312 奧氏體不銹鋼無(wú)縫鋼管焊接鋼管焊接鋼管
ASTM A450 碳素鋼,鐵素體和奧氏體合金鋼管的一般要求
ASTM A530 專(zhuān)門(mén)用途的鐵素鋼和合金鋼的一般要求
ASTM A789 一般要求碳素體奧氏體不銹鋼無(wú)縫鋼管和焊接鋼管
JIS G3456-88 機械結構用不銹鋼管
JIS G3448-88 普通管道用不銹鋼管
JIS G3459-88 管道用不銹鋼管
JIS G3463-88 鍋爐、熱交換器用不銹鋼管
Q/HYAD 101-91 化工用無(wú)縫長(cháng)鋼管(0Cr18NI11T)
Q/HYAD 103-91 00Cr18Ni5MO3Si2雙相不銹鋼無(wú)縫鋼管
【15CrMo合金鋼管的知識】:
15crmo合金鋼管:鋼系珠光體組織耐熱鋼,在高溫下具有較高的熱強性(δb≥440MPa)和 性,并具有 的抗氫腐蝕能力。由于鋼中含有較高含量的Cr、C和其它合金元素,鋼材的淬硬傾向較明顯,焊接性差。
15CRMO合金鋼管15CrMo焊接性
焊接材料:針對15CrMo鋼的焊接性的工作特點(diǎn),根據以往的經(jīng)驗,參照 提供的焊接工藝卡,我們選擇了兩種方案進(jìn)行焊接試驗。
方案Ⅰ:焊接預熱,采用ER80S-B2L焊絲,T1G焊打底,E8018-B2焊條,焊條電弧焊蓋面,焊后進(jìn)行局部熱處理。方案Ⅱ:采用ER80S-B2L焊絲,T1G焊打底,E309Mo-16焊條,焊條填充電弧焊蓋面,焊后不進(jìn)行熱處理。焊絲和焊條的化學(xué)成分及力學(xué)性能見(jiàn)表1。
15crmo合金鋼管化學(xué)成份: 材質(zhì) 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
焊接材料的化學(xué)成分和力學(xué)性能
型號 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
焊前準備
試件采用15CrMo鋼管,規格為φ325×25,坡口型式及尺寸見(jiàn)圖1。
焊前用角向磨光機將坡口內外及坡口邊緣50mm范圍內打磨至露出金屬光澤,然后用丙酮清洗干凈。
試件為水平固定位置,對口間隙為4mm,采用手工鎢 氬弧焊沿園周均勻點(diǎn)焊六處,每處點(diǎn)固長(cháng)度應不小于20mm。焊條按表2的規范進(jìn)行烘烤。
2 焊條烘烤規范
焊條型號 烘烤溫度 保溫時(shí)間
E8018-B2 300 ℃ 2h
E309Mo-16 150 ℃ 1.5h
3 焊接工藝參數
按方案Ⅰ焊前需進(jìn)行預熱,根據Tto-Bessyo等人提出的計算預熱溫度公式:
To=350√[C]-0.25(℃) 式中,To——預熱溫度,℃。
[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——成分碳當量;
[C]p——尺寸碳當量; S——試件厚度(本文中S=25mm);
[C]x=C (Mn Cr)/9 7/90Mo=0.361
[C]p=0.045 則To=138℃
因此預熱溫度選為150℃。采用氧-乙炔焰對試件進(jìn)行加溫,先用測溫筆粗略判斷試件表面的的溫度(以筆跡顏色變化快慢進(jìn)行估計), 后用半導體點(diǎn)溫計測定,測量點(diǎn)至少應選擇三點(diǎn),以試件整體均達到所要求的預熱溫度。
焊接時(shí), 層采用手工鎢 氬弧焊打底,為避免仰焊處焊縫背面產(chǎn)生凹陷,送絲時(shí)采用內填絲法,即焊絲通過(guò)對口間隙從管內送入。其余各層采用焊條電弧焊,共焊6層,每個(gè)焊層一條焊道。方案Ⅰ和方案Ⅱ的焊接工藝參數見(jiàn)表3、4。按方案Ⅰ焊
3 方案Ⅰ的焊接工藝參數
焊道名稱(chēng) 焊接方法 焊接材料 焊材規格/mm 焊接電流/A 電弧電壓/V 預熱及層間溫度 熱處理規范
打底層 鎢板氬弧焊 ER80S-B2L φ2.4 110 12
填充層 焊條電弧焊 E8018-B2 φ3.2 5 85~90 23~25150℃ 715。×75min
蓋面層 焊條電弧焊 E8018-B2 φ3.2 5 85~90 23~25
3方案Ⅱ的焊接工藝參數
焊道名稱(chēng) 焊接方法 焊接材料 焊材規格/mm 焊接電流/A 電弧電壓/V 預熱及層間溫度 熱處理規范
打底層 鎢板氬弧焊 ER80S-B2L φ2.4 110 12
填充層 焊條電弧焊 E309Mo-16 φ3.2 90~95 22~24 / /
蓋面層 焊條電弧焊 E309Mo-16 φ3.2 90~95 22~24
接時(shí),層間溫度應不低于150℃,為防止中斷焊接而引起試件的降溫,施焊時(shí)應由二名焊工交替操作,焊后應立即采取保溫緩冷措施。
焊接工藝評定試驗
試件焊后按JB4730-94《壓力容器無(wú)損檢測》標準進(jìn)行100%的超聲波探傷檢驗,焊縫Ⅰ級合格。按JB4708《鋼制壓力容器焊接工藝評定》標準進(jìn)行焊接工藝評定試驗。評定結果見(jiàn)表5。
4 焊接工藝評定試驗結果
試驗方案 拉伸試驗 彎曲試驗 沖擊韌性試驗aky(J/cm2)
抗拉強度δb/Mpa 斷裂部位 彎曲角度 面彎 背彎 焊縫 熔合線(xiàn) 熱影響區(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
從拉伸試驗結果可知,兩種方案的拉伸試樣全部斷在母材,說(shuō)明焊縫的抗拉于母材;彎曲試驗全部合格,說(shuō)明焊縫的塑性較好。根據表5中的沖擊韌性試驗結果可知,方案Ⅰ的沖擊韌性明顯高于方案Ⅱ,證明方案Ⅰ的焊后熱處理規范比較理想,高溫回火不僅達到了 接頭組織和性能目的,而且使韌性與強度配合適當。從室溫機械性能結果可知,所推薦的兩種焊接工藝方案均可用于現場(chǎng)施工。方案Ⅰ采用了與母材成分接近的焊條,焊縫性能同母材匹配,焊縫應具有較高的熱強性,焊縫在高溫下長(cháng)期使用不易破壞。難點(diǎn)是焊后熱處理規范較為嚴格,回火溫度和保溫時(shí)間及加熱和冷卻速度控制不當反而會(huì )引起焊縫性能下降。方案Ⅱ采用了奧氏體不銹鋼焊條施焊,雖然可以省去焊后熱處理,但由于焊縫與母材膨脹系數不同,長(cháng)期高溫工作時(shí)可發(fā)生碳的擴散遷移現象,容易導致焊縫在熔合區發(fā)生破壞。因此,從使用性考慮,現場(chǎng)采用方案Ⅰ施焊 為穩妥。
結論
15CrMo鋼厚壁高壓管的焊接采用兩種焊接方案均為可行。為了焊縫性能同母材匹配且具有較高的熱強性,采用方案Ⅰ效果 佳,關(guān)鍵是要嚴格控制焊后熱處理工藝。
方案Ⅱ雖可省去焊后熱處理,但焊縫在高溫下發(fā)生碳的遷移擴散而導致焊縫破壞的可能性不容忽視,因此,只有在焊后無(wú)法進(jìn)行熱處理時(shí)才慎重采用。
鋼管重量計算公式:[(外徑-壁厚)*壁厚]*0.02466=kg/米(每米的重量)