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。