《高溫鋼性能介紹》word版

1、Q345R選用要注意問題一、必須考慮設(shè)備的操作條件（如設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、介質(zhì)的特性）、材料的焊接性能、冷熱加工性能、熱處理以及容器的結(jié)構(gòu)等。 二、在滿足第一條的前提下，考慮經(jīng)濟(jì)合理性： 1、所需鋼板厚度小于8mm時(shí)，在碳鋼與低合金高強(qiáng)度鋼之間，應(yīng)盡量采用碳鋼板（多層容器除外）； 2、在剛度或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主的場合，應(yīng)盡量選用普通碳素鋼。在強(qiáng)度設(shè)計(jì)為主的場合，應(yīng)根據(jù)壓力、溫度、介質(zhì)等使用限制，依次選用Q235B、20R(20g)、Q345R(16MnR)等鋼板； 3、所需不銹鋼厚度大于12mm時(shí)，應(yīng)盡采用襯里、復(fù)合、堆焊等結(jié)構(gòu)形式； 4、不銹鋼應(yīng)盡量不用作設(shè)計(jì)溫度小于等于500攝氏度的耐熱用鋼；

2、5、珠光體耐熱鋼應(yīng)盡量不用作設(shè)計(jì)溫度小于等于350攝氏度的耐熱鋼。在必須使用珠光體耐熱鋼作耐熱鋼或抗氫用途時(shí)，應(yīng)盡量減少、合并鋼材的品種、規(guī)格。 具體的可參照HG 20581-1998鋼制化工容器材料選用規(guī)定 三、厚度大于60mm的Q345R鋼板，碳含量上限可提高至0.22%。 四、Q345R鋼中可添加鈮，釩，鈦元素，其含量應(yīng)填寫在質(zhì)量證明書中，上述3個(gè)元素含量總和應(yīng)分別不大于0.050%、0.10%、0.12%。15CrMo鋼系珠光體組織耐熱鋼，在高溫下具有較高的熱強(qiáng)性（b440MPa）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，

3、焊接性差。目錄15CrMo焊接性 15CrMo焊接工藝編輯本段15CrMo焊接性1焊接材料 針對15CrMo鋼的焊接性的工作特點(diǎn)，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，參照國外提供的焊接工藝卡，我們選擇了兩種方案進(jìn)行焊接試驗(yàn)。      2方案：焊接預(yù)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。 3方案：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)性能見表1。 4焊后熱處理 5采用方案焊接的試件，焊后應(yīng)進(jìn)行局部高溫回火處理。熱處理的

4、工藝為：升溫速度為200/h，升到715保溫1小時(shí)15分鐘，降溫速度100/h，降到300后空冷。具體采用JL-4型履帶式電加熱器 6（1146×310）包繞焊縫，用硅酸鋁棉層保溫，保溫層厚度50mm，溫度控制采用DJK-A型電加熱器自動(dòng)控溫儀。 7焊接工藝評定試驗(yàn)結(jié)果 8試驗(yàn)方案 拉伸試驗(yàn) 彎曲試驗(yàn) 沖擊韌性試驗(yàn)aky（J/cm2） 9抗拉強(qiáng)度b/Mpa 斷裂部位 彎曲角度 面彎 背彎 焊縫 熔合線 熱影響區(qū)(HAZ) 10方案 550/530 母材 50。 合格 合格 84.8 162 135.6 11 方案 525/520 母材 50。 合格 合格 79.4 109.2 96.

5、7 編輯本段15CrMo焊接工藝2.1 焊接材料 針對15CrMo鋼的焊接性及現(xiàn)場高壓管道的工作特點(diǎn)，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，參照國外提供的焊接工藝卡，我們選擇了兩種方案進(jìn)行焊接試驗(yàn)。 方案：焊接預(yù)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：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)性能見表1。 表1 焊接材料的化學(xué)成分和力學(xué)性能 型號(hào) C Mn Si Cr Ni Mo S P b/Mpa ,% ER80S-B2L0.05 0.70.41.2 0.

6、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-160.12 0.52.5 0.9 22.025.0 12.014.0 2.03.00.0250.035 550 25 2.2 焊前準(zhǔn)備 試件采用15CrMo鋼管,規(guī)格為325×25，坡口型式及尺寸見圖1。 焊前用角向磨光機(jī)將坡口內(nèi)外及坡口邊緣50mm范圍內(nèi)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，采用手工鎢極氬弧焊沿園周均勻點(diǎn)焊六處，每處點(diǎn)固長度應(yīng)不小于20mm。焊條按表2的規(guī)范進(jìn)行烘烤。 表

7、2 焊條烘烤規(guī)范 焊條型號(hào) 烘烤溫度 保溫時(shí)間 E8018-B2 300 2h E309Mo-16 150 1.5h 2.3 焊接工藝參數(shù) 按方案焊前需進(jìn)行預(yù)熱，根據(jù)Tto-Bessyo等人提出的計(jì)算預(yù)熱溫度公式： To=350C-0.25（） 式中，To預(yù)熱溫度，。 C=Cx Cp Cp=0.005SCx Cx=C （Mn Cr）/9 Ni/18 7Mo/90 式中， Cx成分碳當(dāng)量； Cp尺寸碳當(dāng)量； S試件厚度（本文中S=25mm）; Cx=C （Mn Cr）/9 7/90Mo=0.361 Cp=0.045 則To=138 因此預(yù)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

8、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(jì)），最后用半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)測定，測量點(diǎn)至少應(yīng)選擇三點(diǎn)，以保證試件整體均達(dá)到所要求的預(yù)熱溫度。 焊接時(shí)，第一層采用手工鎢極氬弧焊打底，為避免仰焊處焊縫背面產(chǎn)生凹陷，送絲時(shí)采用內(nèi)填絲法，即焊絲通過對口間隙從管內(nèi)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。方案和方案的焊接工藝參數(shù)見表3、4。按方案焊 表3 方案的焊接工藝參數(shù) 焊道名稱 焊接方法 焊接材料 焊材規(guī)格/mm 焊接電流/A 電弧電壓/V 預(yù)熱及層間溫度 熱處理規(guī)范 打底層 鎢板氬弧焊 ER80S-B2L 2.4 110 12 填充層 焊條電弧焊 E8018-B2 3.2 5 8

9、590 2325150 715。×75min 蓋面層 焊條電弧焊 E8018-B2 3.2 5 8590 2325 表4 方案的焊接工藝參數(shù) 焊道名稱 焊接方法 焊接材料 焊材規(guī)格/mm 焊接電流/A 電弧電壓/V 預(yù)熱及層間溫度 熱處理規(guī)范 打底層 鎢板氬弧焊 ER80S-B2L 2.4 110 12 填充層 焊條電弧焊 E309Mo-16 3.2 9095 2224 / / 蓋面層 焊條電弧焊 E309Mo-16 3.2 9095 2224 接時(shí)，層間溫度應(yīng)不低于150，為防止中斷焊接而引起試件的降溫，施焊時(shí)應(yīng)由二名焊工交替操作，焊后應(yīng)立即采取保溫緩冷措施。 2.4 焊后熱處理

10、采用方案焊接的試件，焊后應(yīng)進(jìn)行局部高溫回火處理。熱處理的工藝為：升溫速度為200/h，升到715保溫1小時(shí)15分鐘，降溫速度100/h，降到300后空冷。具體采用JL-4型履帶式電加熱器（1146×310）包繞焊縫，用硅酸鋁棉層保溫，保溫層厚度50mm，溫度控制采用DJK-A型電加熱器自動(dòng)控溫儀。 3 焊接工藝評定試驗(yàn) 試件焊后按JB4730-94壓力容器無損檢測標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行100%的超聲波探傷檢驗(yàn)，焊縫級(jí)合格。按JB4708鋼制壓力容器焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接工藝評定試驗(yàn)。評定結(jié)果見表5。 表5 焊接工藝評定試驗(yàn)結(jié)果 試驗(yàn)方案 拉伸試驗(yàn) 彎曲試驗(yàn) 沖擊韌性試驗(yàn)aky（J/cm2） 抗拉

11、強(qiáng)度b/Mpa 斷裂部位 彎曲角度 面彎 背彎 焊縫 熔合線 熱影響區(qū)(HAZ) 方案 550/530 母材 50。 合格 合格 84.8 162 135.6 方案 525/520 母材 50。 合格 合格 79.4 109.2 96.7 從拉伸試驗(yàn)結(jié)果可知，兩種方案的拉伸試樣全部斷在母材，說明焊縫的抗拉強(qiáng)度高于母材；彎曲試驗(yàn)全部合格，說明焊縫的塑性較好。根據(jù)表5中的沖擊韌性試驗(yàn)結(jié)果可知，方案的沖擊韌性明顯高于方案，證明方案的焊后熱處理規(guī)范比較理想，高溫回火不僅達(dá)到了改善接頭組織和性能目的，而且使韌性與強(qiáng)度配合適當(dāng)。從室溫機(jī)械性能結(jié)果可知，所推薦的兩種焊接工藝方案均可用于現(xiàn)場施工。方案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(yīng)具有較高的熱強(qiáng)性，焊縫在高溫下長期使用不易破壞。難點(diǎn)是焊后熱處理規(guī)范較為嚴(yán)格，回火溫度和保溫時(shí)間及加熱和冷卻速度控制不當(dāng)反而會(huì)引起焊縫性能下降。方案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(shù)不同，長期高溫工作時(shí)可發(fā)生碳的擴(kuò)散遷移現(xiàn)象，容易導(dǎo)致焊縫在