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      15CrMo合金鋼管元素作用及用途

      作者:山東中鐵金屬制品有限公司   來源:     人氣:標簽:15CrMo合金鋼管元素作用及用途
              

        新型的15CrMo合金鋼管以低碳(≤0.1%)和低硫(≤0.015%)為主要特征。常用的合金元素按其在15CrMo合金鋼管的強化機制中的作用可分為:固溶強化元素(Mn、Si、Al、Cr、Ni、Mo、Cu等);細化晶粒元素(Al、Nb、V、Ti、N等);沉淀硬化元素(Nb、V、Ti等)以及相變強化元素(Mn、Si、Mo等)(見金屬的強化)。

        C ;在15CrMo合金鋼管中形成珠光體或彌散析出的合金碳化物,使鋼得到強化。在微合金鋼中為形成一定量的碳-氮化物,碳的含量只需要0.01~0.02%;所以降碳是這類鋼發展的必然趨勢,從而可大大改善15CrMo合金鋼管的韌性和焊接性能[1] 。

        Mn ;高的Mn/C比對提高15CrMo合金鋼管的屈服強度和沖擊韌性有好處。錳能降低γ→α 轉變溫度;有利于針狀鐵素體的形核;在加熱過程中可增大碳-氮化物形成元素在γ-Fe中的溶解度,從而增加了鐵素體中碳化物的彌散析出量。此外,由于高錳導致15CrMo合金鋼管的應力/應變特性的變化,可以抵銷鮑欣格效應的強度損失。

        Si ;多數低合金高強度鋼不用硅合金化,但在熱軋鐵素體-馬氏體多相鋼中,硅是不可缺少的添加元素。

        Mo ;含鉬15CrMo合金鋼管(~0.15%Mo)有較高的強度,比傳統的鐵素體-珠光體鋼又有較高的韌性。鉬對鋼在冷卻過程中珠光體轉變有抑制作用。在針狀鐵素體鋼和超低碳貝氏體鋼中的含鉬量一般在0.2~0.4%。

        Nb、V、Ti ;在低碳的錳鋼或低碳的錳-鉬鋼中添加0.05~0.15% Nb(或V、Ti),有明顯的晶粒細化和沉淀硬化作用。鈦在鋼中形成硫化物,改善沖擊吸收功的各向異性和冷成型性。

        稀土元素(RE) ;微量(0.001%左右)稀土金屬,不影響15CrMo合金鋼管的強度。其主要作用是脫硫,它又是最有效的硫化物形態控制元素,減小韌性的各向異性,防止鋼的層狀撕裂。

        其他元素Ni、Cr、Cu等,在微合金鋼中固溶硬化并不十分有效,在非調質鋼中一般控制在較低的含量范圍。

        低合金高強度鋼按其主要性能和用途,可分為高強度用鋼、低溫用鋼和耐蝕用鋼三類:

        高強度用鋼 ;這類鋼除高強度外還兼有優良的低溫韌性,其主要特點和用途見表。這類15CrMo合金鋼管的產量在中國占低合金高強度鋼產量的80%以上,其中屈服強度35~40kgf/mm平方級的鋼種占大多數,應用最為廣泛的是16Mn鋼。

        低溫用鋼 ;它們屬于鐵素體型低溫用鋼。通過提高鋼的純凈度和降低鋼中磷、硫含量得到較低的韌性-脆性轉變溫度。這類鋼主要有09Mn2V(-70℃)、06MnNb(-90℃)、3.5%Ni(-100℃)和06AlNbCuN(-120℃),用于制作低溫設備的零部件。

        耐蝕用鋼 ;這類鋼對大氣、海水、硫化氫等環境有一定程度的抗蝕能力,如10MnPNbRE鋼耐海洋大氣和海水腐蝕,用于船舶、板樁、井架;12MoAlV鋼適于制造煉油廠高溫硫化氫設備;10MoWVNb鋼在用于400℃氫、氮、氨高壓管方面效果較好。

        15CrMo鋼系環光體組織耐熱鋼,在高溫下具有較高的熱強性(δb≥440MPa)和抗氧化性,并具有一定的抗氫腐蝕能力。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

        15CrMo合金鋼管焊接性焊接材料

        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 熱影響區(HAZ) 標準:

        GB5310--中國國家標準

        針對15CrMo鋼的焊接性的工作特點,根據以往的經驗,參照國外提供的焊接工藝,可以采用下面兩種方式焊接:

        1、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,焊后進行局部熱處理。

        2、采用ER80S-B2L焊絲,T1G焊打底,E309Mo-16焊條,焊條填充電弧焊蓋面,焊后不進行熱處理。[1]

        15CrMo合金鋼管組織強化的的三個特點

        通常情況下,合金鋼管的微觀組織結構決定的鋼管的結構性能,然而,組織強化決定著微觀組織結構。冷軋合金鋼管在軋制完成后,隨著冷卻環境的改變,組織中各種貝氏體、馬氏體等結構組織也隨之而改變,這也導致的鋼管的結構性能有很大的改變,可以通過這種方法獲得更多的強度不通級別的鋼管,以適應不同的性能需求。 1、組織強化需要母相,即在鋼管的元素中要含有發生組織強化的母相。

        2、組織強化是一個過程,包括組織形變及組織擴散,隨著冷卻環境的改變,合金鋼管組織結構可能有兩種變化方式,即有擴散和無擴散,在低溫環境里,無擴散決定著組織形變的過程;在高溫環境中,擴散決定著組織結構的改變。

        3、組織強化有兩個重要因素,即組織應變和環境冷卻。例如在加熱環境或者冷卻環境中,合金鋼管的組織會隨著溫度的改變而逐漸改變,能量狀態由低轉變為高。另外,查看鋼管現貨可以知道,在合金鋼管中,少量介質含有極其精細的密度。因此,在調整鋼管的結構性能時,要時刻注意合金鋼管的組織性能。

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