15CrMo合金钢管

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

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

化学热处理是使工件表面渗入一种或几种化学元素的原子，从而改变15CrMo合金管表面的化学成分、组织和性能。经淬火和低温回火后，15CrMo合金管表面具有高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度，而15CrMo合金管的芯部又具有高的强韧性 。

化学热处理15CrMo合金管的主要技术参数是硬化层深度和表面硬度。硬化层深度还是要用维氏硬度计来检测。检测从15CrMo合金管表面到硬度降到50HRC那一点的距离。这就是有效硬化深度化学热处理15CrMo合金管的表面硬度检测与表面淬火热处理20Cr精密钢管的硬度检测相近，都可以用维氏硬度计、表面洛氏硬度计或洛氏硬度计来检测，只是渗氮厚的厚度较薄，一般不大于0.7mm，这时就不能再采用洛氏硬度计了，可以选用显微硬度计。

15CrMo合金管力学性能

牌号 拉力强度MPa屈服点MPa 断后伸长率(%)断面收缩率(%)

15crmo合金管化学成分

牌号 化学成分

(质量分数)(%)

C Si Mn Cr Mo Ni B V

15CrMo 0.12~0.18 0.17~0.370.40~0.70 0.80~1.10 0.40~0.55 - - -

[(外径-壁厚)*壁厚]*0.02486=kg/米(每米的重量)无缝钢管，因其用途不同而分为如下若干品种:GB/T8162-2008(结构用无缝钢管)。主要用于一般结构和机械结构。其代表材质(牌号):碳素钢20、45号钢;合金钢Q345、20Cr、40Cr、20CrMo、30-35CrMo、42CrMo等。GB/T8163-2008(输送流体用无缝钢管)。主 要用于工程及大型设备上输送流体管道。代表材质(牌号)为20、Q345等。GB3087-2008(低中压锅炉用无缝钢管)。主要用于工业锅炉及生活锅炉输送低中压流体的管道。代表材质为10、20号钢。GB5310-2008(高压锅炉用无缝钢管)。主要用于电站及核电站锅炉上耐高温、高压的输送流体集箱及管道。代表材质为20G、12Cr1MoVG、15CrMoG等。GB5312-1999(船舶用碳钢和碳锰钢无缝钢管)。主要用于船舶锅炉及过热器用I、II级耐压管等。代表材质为360、410、460钢级等。GB6479-2000(高压化肥设备用无缝钢管)。主要用于化肥设备上输送高温高压流体管道。代表材质为20、16Mn、12CrMo、12Cr2Mo等。GB9948-2006(石油裂化用无缝钢管)。主要用于石油冶炼厂的锅炉、热交换器及其输送流体管道。其代表材质为20、12CrMo、1Cr5Mo、1Cr19Ni11Nb等。GB18248-2000(气瓶用无缝钢管)。主要用于制作各种燃气、液压气瓶。其代表材质为37Mn、34Mn2V、35CrMo等。GB/T17396-1998(液压支柱用热轧无缝钢管)。主要用于制作煤矿液压支架和缸、柱，以及其它液压缸、柱。其代表材质为20、45、27SiMn等。GB3093-1986(柴油机用高压无缝钢管)。主要用于柴油机喷射系统高压油管。其钢管一般为冷拔管，其代表材质为20A。GB/T3639-1983(冷拔或冷轧精密无缝钢管)。主要用于机械结构、碳压设备用的、要求尺寸精度高、表面光洁度好的钢管。其代表材质20、45钢等。GB/T3094-1986(冷拔无缝钢管异形钢管)。主要用于制作各种结构件和零件，其材质为优质碳素结构钢和低合金结构钢。GB/T8713-1988(液压和气动筒用精密内径无缝钢管)。主要用于制作液压和气动缸筒用的具有精密内径尺寸的冷拔或冷轧无缝钢管。其代表材质为20、45钢等。GB13296-1991(锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管)。主要用于化工企业的锅炉、过热器、热交换器、冷凝器、催化管等。用的耐高温、高压、耐腐蚀的钢管。其代表材质为0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti等。GB/T14975-1994(结构用不锈钢无缝钢管)。主要用于一般结构(宾馆、饭店装饰)和化工企业机械结构用的耐大气、酸腐蚀并具有一定强度的钢管。其代表材质为0-3Cr13、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti等。GB/T14976-1994(流体输送用不锈钢无缝钢管)。主要用于输送腐蚀性介质的管道。代表材质为0Cr13、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr17Ni12Mo2、0Cr18Ni12Mo2Ti等。YB/T5035-1993(汽车半轴套管用无缝钢管)。主要用于制作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。其代表材质为45、45Mn2、40Cr、20CrNi3A等。 15CrMo合金管可回收，符合环保、节能、节约资源的国家战略，国家政策鼓励扩大15CrMo合金管的应用领域。 目前我国15CrMo合金管消费量占钢材总量的比重仅为发达国家的一半，15CrMo合金管使用领域扩大为行业发展提供更广阔的空间。根据中国特钢协会15CrMo合金管分会的研究，未来我国高压15CrMo合金管长材的需求年均增长可达10-12%。