水电之家讯：15crmo合金钢管的行业优势
无缝钢管的相关标准及用途：
1.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。
2.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。
3.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。
4.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。
5.GB5312-2009(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。
6.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。
7.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。
8.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。
另外，还有GB/T17396-1998(液压支柱用热轧无缝钢管)、GB3093-1986(柴油机用高压无缝钢管)、GB/T3639-1983(冷拔或冷轧精密无缝钢管)、GB/T3094-1986(冷拔无缝钢管异形钢管)、GB/T8713-1988(液压和气动筒用精密内径无缝钢管)、GB13296-1991(锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管)、GB/T14975-1994(结构用不锈钢无缝钢管)、GB/T14976-1994(流体输送用不锈钢无缝钢管)GB/T5035-1993(汽车半轴套管用无缝钢管)、API?SPEC5CT-1999(套管和油管规范)等。
2.焊接钢管标准
焊接钢管也称焊管是用钢板或钢带经过卷曲成型后焊接制成的钢管。焊接钢管生产工艺简单，生产效率高，品种规格多，设备资少，但一般强度低于无缝钢管。20世纪30年代以来，随着优质带钢连轧生产的迅速发展以及焊接和检验技术的进步，焊缝质量不断提高，焊接钢管的品种规格日益增多，并在越来越多的领域代替了无缝钢管。焊接钢管按焊缝的形式分为直缝焊管和螺旋焊管。 直缝焊管生产工艺简单，生产效率高，成本低，发展较快。螺旋焊管的强度一般比直缝焊管高，能用较窄的坯料生产管径较大的焊管，还可以用同样宽度的坯料生产管径不同的焊管。但是与相同长度的直缝管相比，焊缝长度增加30~100%，而且生产速度较低。 因此，较小口径的焊管大都采用直缝焊，大口径焊管则大多采用螺旋焊。
1.低压流体输送用焊接钢管(GB/T3092-1993)也称一般焊管，俗称黑管。是用于输送水、煤气、空气、油和取暖蒸汽等一般较低压力流体和其他用途的焊接钢管。钢管接壁厚分为普通钢管和加厚钢管;接管端形式分为不带螺纹钢管(光管)和带螺纹钢管。钢管的规格用公称口径(mm)表示，公称口径是内径的近似值。习惯上常用英寸表示，如11/2 等。低压流体输送用焊接钢管除直接用于输送流体外，还大量用作低压流体输送用镀锌焊接钢管的原管。
2.低压流体输送用镀锌焊接钢管(GB/T3091-1993)也称镀锌电焊钢管，俗称白管。是用于输送水、煤气、空气油及取暖蒸汽、暖水等一般较低压力流体或其他用途的热浸镀锌焊接(炉焊或电焊)钢管。钢管接壁厚分为普通镀锌钢管和加厚镀锌钢管;接管端形式分为不带螺纹镀锌钢管和带螺纹镀锌钢管。钢管的规格用公称口径(mm)表示，公称口径是内径的近似值。习惯上常用英寸表示，如11/2 等。
3.普通碳素钢电线套管(GB3640-88)是工业与民用建筑、安装机器设备等电气安装工程中用于保护电线的钢管。
4.直缝电焊钢管(YB242-63)是焊缝与钢管纵向平行的钢管。通常分为公制电焊钢管、电焊薄壁管、变压器冷却油管等等。
5.一般低压流体输送用螺旋缝埋弧焊钢管(SY5037-2000)是以热轧钢带卷作管坯，经常温螺旋成型，采用双面自动埋弧焊或单面焊法制成的用于水、煤气、空气和蒸汽等一般低压流体输送用埋弧焊钢管。
6.桩用螺旋焊缝钢管(SY5040-2000)是以热轧钢带卷作管坯，经常温螺旋成型，采用双面埋弧焊接或高频焊接制成的，用于土木建筑结构、码头、桥梁等基础桩用钢管。
3.不锈钢管材质标准
GB2270-80 不锈钢无缝钢管
GB/T14976-94 流体输送用不锈钢无缝钢管
GB/T14975-94 结构用不锈钢无缝钢管
GB13296-91 锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管
(GJB2608-96)(YB676-73)航空用结构钢厚壁无缝钢管
(GJB2296-95)(YB678-71)航空用不锈无缝钢管
(YB/T679-97)(YB679-71)航空用18A空心铆钉薄壁无缝钢管
(GJB2609-96)(YB680-71)航空用结构薄壁无缝钢管
(YB/T681-97)(YB681-71)航空用导管20A薄壁无缝钢管
GB3090-82 不锈钢小直径钢管
GB5310-95 高压锅炉用无缝钢管
GB3087-82 低中压无缝钢管
GB3089-92 不锈耐酸极薄壁无缝钢管
GB9948-88 石油裂化无缝钢管
ASTM A213 锅炉、热交换器用铁素体和奥氏体合金钢无缝钢管
ASTM A269 一般用途奥氏体不锈钢无缝钢管和焊接钢管
ASTM A312 奥氏体不锈钢无缝钢管焊接钢管焊接钢管
ASTM A450 碳素钢,铁素体和奥氏体合金钢管的一般要求
ASTM A530 专门用途的铁素钢和合金钢的一般要求
ASTM A789 一般要求碳素体奥氏体不锈钢无缝钢管和焊接钢管
JIS G3456-88 机械结构用不锈钢管
JIS G3448-88 普通管道用不锈钢管
JIS G3459-88 管道用不锈钢管
JIS G3463-88 锅炉、热交换器用不锈钢管
Q/HYAD 101-91 化工用无缝长钢管(0Cr18NI11T)
Q/HYAD 103-91 00Cr18Ni5MO3Si2双相不锈钢无缝钢管
【15CrMo合金钢管的知识】：
15crmo合金钢管：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，焊接性差。
15CRMO合金钢管15CrMo焊接性
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。
15crmo合金钢管化学成份： 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
焊接材料的化学成分和力学性能
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。
结论
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。
钢管重量计算公式:[(外径-壁厚)*壁厚]*0.02466=kg/米(每米的重量)
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