15CrMo与20#异种钢管状对接氩弧焊焊接工艺评定

国内、外铬钼耐热钢钢号、化学成分和力学性能
表A.1给出了国内、外常用铬钼耐热钢钢号对照；表A.2给出了国内、外常用铬钼耐热钢的化学成分和力学性能；表A.3给出了常用铬钼耐热钢钢管的化学成分和常温力学性能；表A.4给出了常用铬钼耐热钢钢板的化学成分和力学性能；表A.5给出了常用铬钼耐热钢锻件的化学成分和常温力学性能；表A.6给出了国外铬钼耐热钢板的化学成分和力学性能。

表A.2 国内、外铬钼耐热钢管化学成分和力学性能
表A.2 国内、外铬钼耐热钢管化学成分和力学性能对照（续）
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SH/T 3520－2004
11 SH/T 3520－2004
部分铬钼钢焊接材料的选用
表B.1给出了常用铬钼耐热钢焊接材料的选用；表B.2给出了异种钢焊接材料的选用及推荐的管道焊后热处理温度。

表B.1 常用铬钼耐热钢焊接材料的选用。

概述20钢与15CrMo的异种钢焊接工艺60万吨/年产甲醇装置R-52001合成塔15条升气管（规格：Φ273×16mm；材质：合成塔塔体管口：15CrMo，升汽管：20钢；工作压力：2.3MPa；工作温度：320℃；工作介质：蒸汽）经过多年的运行，靠近塔体第一道焊口出现不同程度的裂纹缺陷，在2014年大检修中对合成塔升气管焊口进行了返修，由于塔体管口与升汽管材质不同，对焊接材料选用到焊接过程工艺参数的控制都提出了更高、更严的要求，我们经过对两种材质化学成分金相组织分析、比对，查阅相关资料，结合以往积累的经验，选用了合适的焊接材料及合理的工艺参数，成功地完成了升气管缺陷焊口的返修任务。

1 20钢和15CrMo的焊接性分析20钢属于低碳钢，由于其含碳量低，锰、硅含量也少，所以，通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织。

20钢焊后的接头塑性和冲击韧度良好，焊接时，一般不需预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施，焊接性优良。

15CrMo属于低合金珠光体耐热钢其以Cr-Mo以及Cr-Mo基多元合金钢为主，具有很好的抗氧化性和热强性，同时还具有良好的抗硫和氢腐蚀的能力。

珠光体耐热钢的焊接性与低碳调质钢相近，焊接中存在的主要问题是冷裂纹、热影响区的硬化、软化以及焊后热处理或高温长期使用中的消除应力裂纹。

如果焊接材料选择不当，焊缝中还有可能产生热裂纹。

2 异种钢焊接工艺分析2.1 焊接的工艺原则异种钢焊缝与母材的化学成分、金相组织、物理性能及力学性能都有较大的差别，因此异种钢焊接要比同种钢复杂得多，焊接时必须采取一定的特殊工艺措施才能获得满意的焊接接头。

考虑异种钢焊接工艺时必须根据这些特定的条件来确定焊接方法、焊接材料、工艺参数以及其他措施。

2.2 焊接方法的选择由于升气管工作温度为320℃，工作压力高，工作介质是蒸汽，结合化工生产要求，采用钨极氩弧焊打底，焊条电弧焊盖面（GTAW/SMAW）。

钢管的品名分类品名详细品名材质弹簧钢高强弹簧钢50CrV4，50CrVA弹簧钢51CrMoV4，51CrV4，60CrMnA，60CrMnA，60Si2CrA60Si2CrVA ，60Si2MnA，70S，60Si2Mn，77-82B50-51CrV4，50CrMnVA，55Cr3，52CrMnV4，55CrMnA55SiMnVB，60CrMnB，弹簧扁钢SAE5160(H)，SA387Cr12，9SUP工模具钢工具钢40-60CrNi 高强度标准件用钢B7管坯管坯钢L20Mn2，P91，42Cr，P22，P12，45MnMoB，28Mn2 石油管坯42MnMo7锅炉管坯25MnG，SA-213-T11，SSW合金管坯25MV，30-36Mn2V不锈钢4130X合金结构钢42CrMo，20Mn2碳素结构钢16-50Mn钢连铸圆管坯CL60(H)合结钢锅炉钢20G保淬透性钢22CrMoH齿轮钢SCM822H3，SGl 2传动轴用钢48MnV，C56E2，CF53淬透性合金结构钢AISI8740H， AISI4145H淬透性结构钢40CrH，40CrHH低合金钢. 16-28MnCr5非调质钢12Mn2VB非调质机械结构钢F45V高强矿用圆钢23MnNiMoCr5高压锅炉钢板15MoG高压锅炉管坯钢SA-210Al，SA-210C，SA-213T11，SA-213T12，SA-213T2SA-213T22，SA-213T23，SA-213T91工程机械用钢IE0669，IE0963，IE1106，IE1158M，IE1287，IE2892 工具钢42CrMo4合结钢27SiMnV，09MnD，9MnD，12Cr1MoV，18CD4，28Mn630-42CrMo，30CrMnTi，38CrMoAl，SAE1045W1合结钢12Cr1MoVG，15CrMoG，12Cr1MoV(盘卷）15CrMo15CrMo(盘卷），35CrMo，20-40CrMnMo详细品名材质合金结构钢40Cr，20-50Cr，20-45Mn2，20CrMnTi，20CrMo，20CrMoM20CrNiMo，20Mn2B，20MnTiB，20MnVB，40CrNiMoASCM435H，SCM440，35-42CrMo， 28MnCrMo，30CrMnSiA30Mn2，37CrMnMoA，4145H，42CrMoHA，40Mn2(退火）合金结构管坯33-36Mn2V，34CrMn4（方钢），37Mn5冷拉钢-削切钢SAE1117链条钢23MnNiMoCr54，25MnV耐硫酸露点腐蚀用钢08Cr2AlMo，09CrCuSb(ND)，9CrCuSb(ND)汽车高级齿轮钢16-18CrMnBHZ汽车用钢SCM420H汽车用易切削钢SAE1141铁路钩尾框用钢25MnCrNiMoA系泊链钢22MnCrNiMo易切削非调质钢30-50MnVS冷镦钢冷镦钢ML15MnVB， ML35#， R55Cr5， ML35 锚链钢锚链钢连铸坯M30Mn2碳素钢碳素钢20-45#，45Mn优质圆钢碳素结构钢10#管坯，20-45#钢，16Mn，20#管坯，20-65Mn，40MnB45#管坯，50-65#钢， C35，C56F2， C70MoD优质碳素钢S10-45C，S20A优质碳钢XC45桥梁缆索用钢SWRS82B， SWRS82B-M碳素结构钢16-65Mn，20-25MnG，50-80#高速钢材YXR4轴承钢轴承钢G20CrNiMo， G140CrV， SAE4137H， SAE4145H全淬透轴承钢GCr15， GCr15(二火）， GCr15(不退火）， GCr15(退火）SAE1537HC， SAE-213 T22(盘卷)感应淬火轴承钢S55C， S55CZ渗透透轴承钢SAE8620(H)调心球轴承1215M常用钢材的牌号、性能与用途牌号等级Qb/MPa 与旧标准用途Q195 ——315～390 A1 用于制造承载较小的零件、铁丝、铁圈、垫铁、开口销、拉杆、冲压件以及焊接件等。

2021年陕西化建技术人员压力容器制造热工艺专业题库一、填空题1、焊接工艺评定是指为使焊接接头的、或符合规定，对预焊接工艺规程进展验证性试验和结果评价的过程。

2、焊后热处理是指能改变焊接接头的和或的热过程。

3、面弯是弯曲试样受拉面为的弯曲。

4、对接焊缝试件和试样的检验中，其中试件检验工程包括、、和。

5、压力容器用焊接材料应符合的规定。

6、焊缝位置分为、、、。

7、当焊件温度为-20℃~0℃时，应在始焊处范围内预热到15℃以上。

8、对烘干温度超过350℃的焊条，累计烘干次数不宜超过次。

9、碳钢和低合金钢的最高预热温度和道间温度不宜大于，奥氏体不锈钢最高道间温度不宜大于。

10、后热温度一般为，保温时间及后热温度、焊缝金属厚度有关，一般不少于。

11、调质钢焊后热处理温度应低于调质处理时的回火温度，其差值至少为。

12、焊后热处理工艺中，焊件保温期间加热区内最高温度及最低温度之差不得大于。

13、、和试件允许免做热影响区冲击试验。

14、弯曲试样的受拉面应包括每一种焊接方法〔或焊接工艺〕的和。

15、复验熔敷金属拉伸性能时，应把、及作为复验工程。

16、NB/T47018.4-2021中规定：在承压设备焊接材料质量证明书中，碳钢和低合金钢用焊剂应注明。

17、焊接工艺评定技术档案应保存至该工艺评定失效为止，焊接工艺评定试样保存期不少于年。

18、C、D类接头的焊脚尺寸，在图样无规定时，取焊件中较薄者之厚度。

补强圈的厚度不小于8mm时，其焊脚尺寸等于补强圈厚度的，且不小于。

19、焊接接头外表应按相关标准进展外观检查，不得有外表、、未熔合、外表气孔、弧坑、未填满、和飞溅物；焊缝及母材应圆滑过渡；角焊缝的外形应。

20、一般容器焊缝外表的咬边深度不得大于，咬边连续长度不得大于，焊缝两侧咬边的总长不得超过该焊缝长度。

二、判断题1、45钢是中碳钢，70钢是高碳钢。

2、15CrMo、12CrMoV属于珠光体耐热钢，所以不是强度钢。

3、普通低合金构造钢是由于含有较多的合金元素，所以它的焊接性比低碳钢好的多。

(2010年)最新公称压力（MPa)管道壁厚对照表（一）无缝碳钢管壁厚m m(二)无缝不锈钢管壁厚mm（三）焊接钢管壁厚mm内压金属直管的壁厚根据SH 3059-2001《石油化工管道设计器材选用通则》确定：当S0< Do /6时，直管的计算壁厚为：S0 = P D0/(2[σ]tΦ+2PY)直管的选用壁厚为： S = S0 + C式中S0―― 直管的计算壁厚， mm；P――设计压力， MPa；D0――直管外径， mm；[σ]t―― 设计温度下直管材料的许用应力， MPa；Φ――焊缝系数，对无缝钢管，Φ＝1；S――包括附加裕量在内的直管壁厚， mm；C―― 直管壁厚的附加裕量， mm；Y――温度修正系数，按下表选取。

温度修整系数表钢管壁厚表示方法有管子表号、钢管壁厚尺寸和管子重量三种方法1）是以管子表号"Sch"表示壁厚。

管子表号是管子设计压力与设计温度下材料许用应力的比值乘1000,并经圆整后的数值。

即: Sch＝P/[σ]t×1000 ANSI B36.10壁厚等级：Sch10、Sch20、Sch30、Sch40、Sch60、Sch80、Sch100、Sch120、Sch140、Sch160十个等级;ANSI B36.19壁厚等级：Sch5s、Sch10s、Sch40s、S2）以钢管壁厚尺寸表示中国、ISO、日本部分钢管标准采用ch80s四个等级; 表示英制管壁厚系列：Sch.20----全称：Schedule 20Sch.10s--带s的系列为不锈钢专用，碳钢不用。

举个例子：2" sch.10s 表示2”接管的壁厚为2.9mm,材质为不锈钢；2" sch.40 表示2”接管的壁厚为4.0mm。

3）是以管子重量表示管壁厚度,它将管子壁厚分为三种：a.标准重量管,以STD表示b加厚管，以XS表示c.特厚管，以XXS表示。

对于DN≤250mm的管子，Sch40相当于STD，DN<200mm的管子,Sch80相当于XS。

重要、常用的锅炉管材。

1）20G：是GB5310-95的纳标钢号（国外对应牌号：德国的st45.8、日本的STB42、美国的SA106B），为最常用的锅炉钢管用钢，化学成分和力学性能与20板材基本相同。

该钢有一定的常温和中高温强度，含碳量较低，有较佳的塑性和韧性，其冷热成型和焊接性能良好。

其主要用于制造高压和更高参数的锅炉管件，低温段的过热器、再热器，省煤器及水冷壁等；如小口径管做壁温≤500℃的受热面管子、以及水冷壁管、省煤器管等，大口径管做壁温≤450℃的蒸汽管道、集箱（省煤器、水冷壁、低温过热器和再热器联箱），介质温度≤450℃的管路附件等。

由于碳钢在450℃以上长期运行将产生石墨化，因此作为受热面管子的长期最高使用温度最好限制到450℃以下。

该钢在这一温度范围，其强度能满足过热器和蒸汽管道的要求、且具有良好的抗氧化性能，塑性韧性、焊接性能等冷热加工性能均很好，应用较广。

此钢在伊朗炉（指单台）上所使用的部位为下水引入管（数量为28吨）、汽水引入管（20吨）、蒸汽连接管（26吨）、省煤器集箱（8吨）、减温水系统（5吨），其余作为扁钢、吊杆材料使用（约86吨）。

但现在我厂生产的300MW锅炉，此钢的用量日趋减少，已经多为强度较高的SA210C （小）和SA106C（大）替代。

2）SA-210C（25MnG）：是ASME SA-210标准中的钢号，是锅炉和过热器用碳锰钢小口径管，珠光体型热强钢。

我国于1995年将其移植到GB5310，定名为25MnG。

其化学成分简单，除碳、锰含量较高外，其余与20G相近，故其屈服强度较20G高约20%左右，而塑、韧性则与20G相当。

该钢的生产工艺简单，冷热加工性能好。

用其代替20G，可以减薄壁厚，降低材料用量，还可以改善锅炉的传热状况。

其使用部位和使用温度与20G基本相同，主要用于工作温度低于500℃的水冷壁、省煤器、低温过热器等部件。

我厂从1989年的利港工程开始使用该钢，为保证焊接性能，订货时对碳含量进行了限制≤0.30，相应地对锰含量提高。

常用齿轮钢材的调质热处理工艺
常用大型锻件用钢的正火、高温回火温度3
热装炉过冷、正火、高温回火
工具钢锭制件锻后热处理
热装炉正火、高温回火(Ⅰ组钢过冷400～500℃,Ⅱ、Ⅲ组钢350～400℃)
曲轴感应加热淬火常见缺陷及防止方法
钢的退火工艺分类及应用
加热速度及保温时间
退火工件一般是随炉加热，加热速度不会太高。

为防止及热过程中开裂，高合金大件退火时，在700℃ 以下加热速度应为30～70℃/h ，温度超过750℃后增大为80～100℃/h 。

正或工件厂采用热炉装料，大型工件应注意控制装料时的炉温。

保温时间决定于钢的化学成分、炉温、装炉方式及装炉量，一般可按1.5～2.5min/mm(厚度或直径)估算。

钢件完全退火工艺规范
常用结构钢退火及正火工艺规范
常用工具钢退火及正火工艺规范
退火及正火缺陷
Fe-Fe3C合金相图Fe-Fe3C合金相图描述
Fe-Fe3C合金相图的特性点
Fe-Fe3C合金相图的特性线
铁碳合金常用临界温度代号。

钢管的品名分类品名详细品名材质弹簧钢高强弹簧钢50CrV4，50CrVA弹簧钢51CrMoV4，51CrV4，60CrMnA，60CrMnA，60Si2CrA60Si2CrVA ，60Si2MnA，70S，60Si2Mn，77-82B50-51CrV4，50CrMnVA，55Cr3，52CrMnV4，55CrMnA55SiMnVB，60CrMnB，弹簧扁钢SAE5160(H)，SA387Cr12，9SUP工模具钢工具钢40-60CrNi 高强度标准件用钢B7管坯管坯钢L20Mn2，P91，42Cr，P22，P12，45MnMoB，28Mn2 石油管坯42MnMo7锅炉管坯25MnG，SA-213-T11，SSW合金管坯25MV，30-36Mn2V不锈钢4130X合金结构钢42CrMo，20Mn2碳素结构钢16-50Mn钢连铸圆管坯CL60(H)合结钢锅炉钢20G保淬透性钢22CrMoH齿轮钢SCM822H3，SGl 2传动轴用钢48MnV，C56E2，CF53淬透性合金结构钢AISI8740H，AISI4145H淬透性结构钢40CrH，40CrHH低合金钢. 16-28MnCr5非调质钢12Mn2VB非调质机械结构钢F45V高强矿用圆钢23MnNiMoCr5高压锅炉钢板15MoG高压锅炉管坯钢SA-210Al，SA-210C，SA-213T11，SA-213T12，SA-213T2SA-213T22，SA-213T23，SA-213T91工程机械用钢IE0669，IE0963，IE1106，IE1158M，IE1287，IE2892 工具钢42CrMo4合结钢27SiMnV，09MnD，9MnD，12Cr1MoV，18CD4，28Mn630-42CrMo，30CrMnTi，38CrMoAl，SAE1045W1合结钢12Cr1MoVG，15CrMoG，12Cr1MoV(盘卷）15CrMo15CrMo(盘卷），35CrMo，20-40CrMnMo详细品名材质合金结构钢40Cr，20-50Cr，20-45Mn2，20CrMnTi，20CrMo，20CrMoM20CrNiMo，20Mn2B，20MnTiB，20MnVB，40CrNiMoASCM435H，SCM440，35-42CrMo，28MnCrMo，30CrMnSiA30Mn2，37CrMnMoA，4145H，42CrMoHA，40Mn2(退火）合金结构管坯33-36Mn2V，34CrMn4（方钢），37Mn5冷拉钢-削切钢SAE1117链条钢23MnNiMoCr54，25MnV耐硫酸露点腐蚀用钢08Cr2AlMo，09CrCuSb(ND)，9CrCuSb(ND)汽车高级齿轮钢16-18CrMnBHZ汽车用钢SCM420H汽车用易切削钢SAE1141铁路钩尾框用钢25MnCrNiMoA系泊链钢22MnCrNiMo易切削非调质钢30-50MnVS冷镦钢冷镦钢ML15MnVB，ML35#，R55Cr5，ML35 锚链钢锚链钢连铸坯M30Mn2碳素钢碳素钢20-45#，45Mn优质圆钢碳素结构钢10#管坯，20-45#钢，16Mn，20#管坯，20-65Mn，40MnB45#管坯，50-65#钢，C35，C56F2，C70MoD优质碳素钢S10-45C，S20A优质碳钢XC45桥梁缆索用钢SWRS82B，SWRS82B-M碳素结构钢16-65Mn，20-25MnG，50-80#高速钢材YXR4轴承钢轴承钢G20CrNiMo，G140CrV，SAE4137H，SAE4145H全淬透轴承钢GCr15，GCr15(二火），GCr15(不退火），GCr15(退火）SAE1537HC，SAE-213 T22(盘卷)感应淬火轴承钢S55C，S55CZ渗透透轴承钢SAE8620(H)调心球轴承1215M常用钢材的牌号、性能与用途牌号等级Qb/MPa 与旧标准用途Q195 ——315～390 A1 用于制造承载较小的零件、铁丝、铁圈、垫铁、开口销、拉杆、冲压件以及焊接件等。

国内、外铬钼耐热钢钢号、化学成分和力学性能
表A.1给出了国内、外常用铬钼耐热钢钢号对照；表A.2给出了国内、外常用铬钼耐热钢的化学成分和力学性能；表A.3给出了常用铬钼耐热钢钢管的化学成分和常温力学性能；表A.4给出了常用铬钼耐热钢钢板的化学成分和力学性能；表A.5给出了常用铬钼耐热钢锻件的化学成分和常温力学性能；表A.6给出了国外铬钼耐热钢板的化学成分和力学性能。

SH/T 3520－
2004
表A.2 国内、外铬钼耐热钢管化学成分和力学性能对照（续）
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SH/T 3520－2004
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部分铬钼钢焊接材料的选用
表B.1给出了常用铬钼耐热钢焊接材料的选用；表B.2给出了异种钢焊接材料的选用及推荐的管道焊后热处理温度。