15CrMo鋼板係珠光（guāng）體組織耐熱鋼，在高（gāo）溫下具有（yǒu）較高（gāo）的熱強性（δb≥440MPa）和（hé）抗氧（yǎng）化性，並具有一（yī）定的抗氫腐蝕能（néng）力。由於鋼（gāng）中含有較高含量的Cr、C和其它合（hé）金元素，鋼材的淬硬傾向較明顯（xiǎn），焊接性差。

15CrMo焊接（jiē）性 

 焊接材料

針對15CrMo鋼的焊接性的（de）工作特點，

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（hàn）蓋麵，焊後進行局部熱處理。

焊後熱處理

采用方案Ⅰ焊接的試件，焊後（hòu）應進行局部高溫回火（huǒ）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分鍾，降溫速（sù）度100℃/h，降到300℃後空冷。具體采用JL-4型履（lǚ）帶式電加熱器（1146×310）包繞焊縫，用矽酸鋁棉層保溫，保溫層厚度50mm，溫度控製（zhì）采用DJK-A型（xíng）電加熱器自（zì）動控（kòng）溫（wēn）儀。

焊接工（gōng）藝評定試驗結果

試驗方案 拉伸試驗 彎曲試驗 衝擊韌性試驗aky（J/cm2）

抗（kàng）拉強度δb/Mpa 斷裂部位 彎曲角度 麵彎（wān） 背彎 焊縫 熔合線 熱影響區(HAZ)

方案Ⅰ 550/530 母材 50。 合格（gé） 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

15CrMo焊接工藝 

 2.1 焊接材料 

針對15CrMo鋼的焊接性及現場高壓管道的（de）工作特點，根據以往的經驗（yàn），參照國外提供的焊接（jiē）工藝卡，我們選擇了兩種方案進行焊接試驗。

方案Ⅰ：焊接（jiē）預熱，采用ER80S-B2L焊絲，T1G焊（hàn）打底，E8018-B2焊條，焊條電弧焊蓋麵，焊（hàn）後進行局部熱處理。

方案Ⅱ：采用ER80S-B2L焊絲，T1G焊打底，E309Mo-16焊（hàn）條，焊條填充電弧焊蓋麵，焊後不進行熱處理。焊絲和焊條的化學成分及力學性（xìng）能見表1。

表1 焊接材料的化學成分和力學性能（néng）

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

2.2 焊前準備（bèi） 

試（shì）件采用15CrMo鋼管,規格為φ325×25，坡口型式及尺寸見圖1。

焊前用角向磨光機將坡口（kǒu）內（nèi）外（wài）及坡（pō）口（kǒu）邊緣（yuán）50mm範圍內打磨至露出金屬光澤，然後用丙酮清洗幹淨。

試件為（wéi）水平固定位置，對口間隙為4mm，采用手工鎢極氬（yà）弧焊沿園周均勻（yún）點焊六處，每處點固長度應不小於20mm。焊條按表2的規範進行烘烤。

表2 焊條烘烤（kǎo）規（guī）範（fàn）

焊條型號 烘烤溫度 保溫時間

E8018-B2 300 ℃ 2h

E309Mo-16 150 ℃ 1.5h

工藝參數 

按（àn）方案Ⅰ焊前需進行預熱，根據Tto-Bessyo等人提出的計算預熱溫度公（gōng）式：

To=350√[C]-0.25（℃） 式中，To——預熱溫（wēn）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（liàng）；

[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（yīn）此預熱溫度選（xuǎn）為150℃。采用氧-乙炔焰對試件進行加（jiā）溫（wēn），先用測溫筆粗略判斷試件表麵的的溫度（以（yǐ）筆跡顏色變化快慢進行估計），最後（hòu）用半導體點溫計測定，測量點至少應選擇（zé）三（sān）點，以保證試件整體均達到所要求的預熱溫度（dù）。

焊接時，第一層采用手工鎢極氬弧焊打底，為避免仰焊處焊縫背麵產生凹陷，送絲時采用內填絲法，即焊（hàn）絲通過對口（kǒu）間隙從管內送入（rù）。其餘各層采用焊條電弧焊，共焊6層，每個焊（hàn）層一條焊道。方案Ⅰ和方案Ⅱ的焊接工藝參數（shù）見表3、4。按方案Ⅰ焊

表3 方案Ⅰ的焊接（jiē）工藝參數

焊道名稱 焊接方法 焊接材料 焊材規格（gé）/mm 焊接電流/A 電弧電壓/V 預熱及層間溫度 熱處理規範

打底層 鎢板氬弧焊 ER80S-B2L φ2.4 110 12

填充層 焊條電弧（hú）焊 E8018-B2 φ3.2 5 85～90 23～25150℃ 715。×75min

蓋（gài）麵層 焊條（tiáo）電弧焊 E8018-B2 φ3.2 5 85～90 23～25

表4 方案Ⅱ的焊接（jiē）工藝參數

焊道名稱 焊接方法 焊接材（cái）料（liào） 焊材（cái）規（guī）格/mm 焊接電流/A 電（diàn）弧電壓/V 預熱及層間溫度 熱處理規範

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 / /

蓋麵層 焊條電弧（hú）焊 E309Mo-16 φ3.2 90～95 22～24

接時，層（céng）間溫度應不低於150℃，為防止中斷焊（hàn）接而引起（qǐ）試件的降（jiàng）溫，施焊時應由二（èr）名焊工交替操作，焊後應立即采取保溫緩冷措施。

2.4 焊後熱處理 

3 焊接（jiē）工藝評定試驗

試件焊後（hòu）按JB4730-94《壓力容器無損檢測》標準進行100%的超聲波探傷檢驗，焊縫Ⅰ級合格。按JB4708《鋼製壓力容器焊接工藝（yì）評定》標準進行焊接工（gōng）藝評定試驗。評定結果見表5。

表5 焊接工藝評定試驗結果

試驗方案（àn） 拉伸（shēn）試驗 彎曲試驗 衝擊（jī）韌性試驗aky（J/cm2）

抗拉強度δb/Mpa 斷裂部位 彎曲（qǔ）角度 麵彎 背彎 焊縫 熔合線 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（cóng）拉伸試驗結果可知，兩種方案的（de）拉伸試樣全部（bù）斷在母材，說明焊（hàn）縫的抗拉強度高於母材；彎曲試驗全部合格，說（shuō）明焊（hàn）縫的（de）塑性較好。根據表5中的衝擊韌性試驗結果可知（zhī），方案Ⅰ的（de）衝擊韌性明顯高於方案Ⅱ，證明方案Ⅰ的焊後熱處理規範比較理（lǐ）想，高溫（wēn）回火不僅達到了改善接（jiē）頭組織和性能目的（de），而（ér）且使韌性與強度配合適當。從（cóng）室溫機（jī）械性能結果可知，所推薦（jiàn）的兩種焊接工藝方案均可用於現場施工。方案（àn）Ⅰ采用了與母材成分接近的（de）焊條，焊縫性能同母材匹配，焊縫應具有較高的熱強性，焊縫在高溫下長期使用不（bú）易破壞。難（nán）點（diǎn）是焊後熱處理規範較為嚴格，回火溫度和保溫時間及加熱和（hé）冷卻速度控製不當反而會引起焊縫性能（néng）下降。方案Ⅱ采用了奧氏體不（bú）鏽鋼焊條施焊，雖然可以省去焊（hàn）後熱處理，但由（yóu）於焊縫與母材（cái）膨脹係數不（bú）同（tóng），長期高溫工（gōng）作時可發生碳的（de）擴散遷移現象，容易導（dǎo）致焊縫在熔合區發生破壞。因此，從使用可靠性考慮（lǜ），現場采用方案Ⅰ施焊更為穩妥。

4 結論

15CrMo鋼厚壁高壓管的焊接采用兩種焊接（jiē）方案均為可行。為了保證焊縫性能同母材匹配且（qiě）具有較高的（de）熱強性（xìng），采用方案Ⅰ效果更佳，關鍵是要嚴格控製焊後熱處理工藝。

方案Ⅱ雖可省去（qù）焊後熱處理，但焊縫在高（gāo）溫下發生（shēng）碳（tàn）的遷移擴散而導致焊（hàn）縫破壞的（de）可能性（xìng）不容（róng）忽視，因（yīn）此（cǐ），隻有在焊後無法進行熱處（chù）理時才慎重采用。

15crmo鋼板重量計算公式：長×寬×厚×0.00785=kg/m

外圈變黃 

 15CrMo合金鋼板是二軋（zhá）料軋製一（yī）個（gè）道次外圈開始變黃還不是鏽這是什麽原因？

為清除15CrMo合（hé）金鋼板表麵的氧化鐵皮,當（dāng）前多用（yòng）浸漬連續（xù）酸洗（xǐ）法,酸洗後的15CrMo合金鋼板表麵常（cháng）附有酸（suān）液,為此,需用冷水或溫水清洗,但洗後15CrMo合金鋼板表麵經常產生黃鏽。嚴重影響成品表麵質量。日本為消除這一缺陷,研究了變黃機理。以鹽酸為例有如下反成:

FeCl_2+2H_2O=Fe(0H)_2+2HCl (1) 酸（suān）洗過程

2Fe(OH)_2+O_2=2FeO·OH+H_2O (2) 幹燥過程

式(1)表示在濕板表麵（miàn）上於水溶液中的平衡狀態,Fe(OH)_2及HCl不（bú）呈現黃色。

式(2)是開始幹燥的鋼板,由於空氣中（zhōng）氧的作用,使Fe(OH)_2氧化,呈不溶於水的狀態。則FeO·OH在（zài）15CrMo合金鋼板表麵上變成黃鏽。

化學成分（fèn） 

 化學成分 

牌號 化學成（chéng）分（質量分數）（%）

 

　　 C Mn Si Cr Mo Ni Nb+Ta S P 

15CrMo 0.12~0.18 0.40~0.70 0.17~0.37 0.80~1.10 0.40~0.55 ≤0.30 _ ≤0.035 ≤0.035

 

力學性能 

牌號 拉力強度MPa 屈服（fú）點MPa 伸長率（%） 

15CrMo 440~640 235 21

 

應用舉例 

石油、石化（huà）、高壓鍋爐等（děng），專門用途的無縫管有鍋爐用無縫管、地（dì）質（zhì）用（yòng）無縫（féng）鋼管及石油用無（wú）縫管等多種

常（cháng）用規格 

 材 質 規格厚度*寬度*長度（mm） 可定軋 全國（guó）各地鋼廠 重量（噸） 名 稱 

15crmo 8*1500-4200*6000-18800M 198.65T 合（hé）金結（jié）構鋼板 

15crmo 12*1500-4200*6000-18800M 186.618T 合金結構鋼板 

15crmo 25*1500-4200*6000-18800M 258.366T 合金結構鋼板 

15crmo 30*1500-4200*6000-18800M 241.624T 合金結構（gòu）鋼板 

15crmo 45*1500-4200*6000-18800M 263.254T 合金結構鋼板 

15crmo 55*1500-4200*6000-18800M 283.318T 合金（jīn）結（jié）構鋼（gāng）板 

15crmo 60*1500-4200*6000-18800M 169.563T 合（hé）金結構鋼板 

15crmo 70*1500-4200*6000-18800M 569.356T 合金結構鋼板（bǎn） 

15crmo 80*1500-4200*6000-18800M 231.315T 合金結構鋼板 

15crmo 90*1500-4200*6000-18800M 341.318T 合金結構鋼板 

15crmo 100*1500-4200*6000-18800M 461.318T 合金結構鋼板 

15crmo 110*1500-4200*6000-18800M 598.359T 合金結（jié）構鋼板 

15crmo 120*1500-4200*6000-18800M 431.621T 合金結構鋼板 

15crmo 130*1500-4200*6000-18800M 388.654T 合金（jīn）結構鋼板 

15crmo 140*1500-4200*6000-18800M 348.351T 合金結構鋼板 

15crmo 150*1500-4200*6000-18800M 645.982T 合金結（jié）構鋼板