电化学充氢下2.25Cr1Mo0.25V钢氢脆敏感性研究

针对制造加氢反应器的主要材料2.25Cr1Mo0.25V钢易发生氢脆的问题,重点研究了材料氢脆发生机制,以了解该材料的氢脆敏感性。利用电化学氢渗透测试技术,通过施加阴极恒电流,使氢原子渗透进入钢中,揭示了不同环境中的氢扩散特性,同时通过结合氢渗透技术和慢速率拉伸试验方法研究了钢材的氢脆敏感性。渗氢试验结果表明:随着电化学充氢电流密度的增大以及试样厚度的减小,氢扩散系数均逐渐增大;充氢温度的倒数1/T和氢扩散系数的自然对数之间存在线性关系。慢速率拉伸试验的结果表明:随着充氢电流密度的增大,钢的断裂强度、延伸率和断面收缩减小而氢脆指数增大。当充氢电流密度超过2.5×10^(-3) A/cm^2时,钢材表现出明显的氢脆。该试验结果可为加氢反应器材料性能评价提供理论依据。

热处理工艺对2.25Cr1Mo0.25V钢相变温度的影响

采用热膨胀法测试了不同热处理工艺条件下2.25CrlMo0.25V钢的相变温度Ac1和Ac3。结果表明,该钢经退火处理后的相变温度分别为797.1℃和886.2℃,经淬火处理后的相变温度分别为801.3℃和891.4℃,经调质处理后相变温度分别为809.2℃和898.7℃。不同组织对相变温度有影响,实际生产中应考虑热处理对组织和性能的影响。

焊接热循环峰值温度对2.25Cr1Mo0.25V钢断口形貌的影响

采用焊接热模拟方法、金相分析和扫描电镜试验,研究了不同峰值温度对2.25Cr1Mo0.25V钢焊接热影响区显微组织及断口形貌的影响。结果表明,峰值温度分别为750与850℃时,断口形貌为韧窝断裂。峰值温度为1000℃时,韧窝数量更多且分布均匀。峰值温度分别为1200与1320℃时,断口形貌为解理断裂。断裂方式从韧窝型变为解理型。

铸态2.25Cr1Mo0.25V钢的高温热变形行为

采用Gleeble-1500D热模拟试验机,对铸态2.25Cr1Mo0.25V钢在不同温度(950℃,1 050℃,1 150℃,1 250℃)不同应变速率(0.005 S-1,0.01 S-1,0.1 S-1)的条件下做热压缩试验,得到不同条件下的应力应变曲线,并分析热力学参数对曲线的影响。结果表明,随着形变温度的升高和应变速率的减小,流变应力减小,峰值应力和应变降低;确定了热变形激活能和建立了本构方程。

2.25Cr1Mo0.25V钢的再热开裂应变判据

在不同参数下制备了2.25Cr1Mo0.25V钢焊接接头热影响区粗晶区(CGHAZ)的热模拟试样,通过与实焊接头CGHAZ硬度、晶粒度和组织的对比,确定最佳热模拟参数;采用该参数得到模拟CGHAZ试样,研究了其在675℃下的应力松弛行为,分析了再热开裂过程并得到再热开裂应变判据。结果表明:最佳热模拟参数为热输入30kJ·cm-1、预热温度200℃、加热速率1 000℃·s-1、峰值温度1 320℃、峰值温度停留时间1s,所得CGHAZ试样的组织为板条贝氏体,晶粒度级别为4.5级;CGHAZ试样在不同初始应力下的应力松弛行为相似,其临界失效蠕变应变均在0.31%左右;该临界失效蠕变应变可视为再热开裂应变判据,也可作为表征CGHAZ再热裂纹敏感程度的蠕变应变分界点,用于评价该钢的焊后热处理工艺。

2.25Cr1Mo0.25V钢高温蠕变条件下微观组织的演变

研究了高温蠕变过程对加氢反应器母材用钢显微组织的影响。试样经焊后模拟热处理后,对其常温拉伸、高温拉伸及相同载荷、不同温度下的高温持久强度进行分析,并对试样的断口以及微观组织分别在光镜、扫描和透射电镜下进行观察,重点对高温蠕变持久过程中位错的演变和析出相的聚集长大规律进行了研究。结果表明,在210 MPa加载应力下,随测试温度的升高,马氏体板条逐渐退化,位错密度逐渐降低,析出相尺寸粗化严重,导致高温持久断裂时间显著降低。

热循环峰值温度对2.25Cr1Mo0.25V钢组织和性能的影响

采用Gleeble-1500热模拟试验机在不同的峰值温度条件下对2.25Cr1Mo0.25V钢焊接热影响区组织与性能进行模拟研究。通过金相及断口分析,研究与讨论了热循环峰值温度对2.25Cr1Mo0.25V钢组织与性能的影响。试验结果表明,峰值温度为1200℃时组织粗大、韧性差。峰值温度为1000℃时晶粒细小、组织分布均匀且韧性最好。峰值温度分别为750与620℃时的组织与未循环材料相近,韧性较好。

2.25Cr1Mo0.25V钢非拘束焊接接头焊后热处理

介绍国内外有关2.25Cr1Mo0.25V钢加氢反应器非拘束焊接接头焊后热处理研究现状和进展,有关标准和技术文件对该问题的规定,以及中国一重在该方面的实际应用情况,提出应综合考虑氢扩散、残余应力和焊接接头韧性三个因素对该类焊接接头焊后热处理的选择开展深入研究。

锻态2.25Cr1Mo0.25V钢奥氏体晶粒长大规律的研究

采用金相手段研究了2.25Cr1Mo 0.25V钢在不同保温温度和不同保温时间下的奥氏体晶粒长大规律,并建立了晶粒长大模型。结果显示:该钢的粗化温度为1 100℃,当温度达到1 250℃时,晶粒不会再有明显的长大趋势。加热温度对平均晶粒尺寸的影响明显大于保温时间。

基于松弛应变控制的2.25Cr1Mo0.25V钢焊接接头CGHAZ再热裂纹开裂判据

针对2.25Cr1Mo0.25V钢焊接接头热影响区的粗晶区(CGHAZ)中再热裂纹问题,通过热模拟试验筛选出合适的热模拟工艺,获得与实际焊接CGHAZ相似的材料;采用高温应力松弛试验,研究CGHAZ中的再热开裂行为,通过对试验结果分析并结合前人研究经验,发现可用临界断裂松弛应变作为2.25Cr1Mo0.25V钢焊接接头CGHAZ再热开裂判据。

缓慢加热条件下2.25Cr1Mo0.25V钢晶粒细化工艺研究

针对加氢容器锻件热处理后易出现粗晶、混晶问题,结合大锻件的实际生产情况,研究了缓慢加热条件下(≤15℃/h) 2. 25Cr-1Mo-0. 25V钢晶粒细化工艺,试验结果表明,初始晶粒度为1. 0级时,不同奥氏体化温度一次正火后,晶粒度为混晶,不同奥氏体化温度连续退火后,组织为铁素体+碳化物,部分铁素体和碳化物呈条状。不同奥氏体化温度正火的试样与不同奥氏体化温度退火的试样再经过一次正火处理后(正火加热速度≤15℃/h),所有试样的晶粒都得到细化和均匀化,满足技术要求,但高倍下观察,局部存在尺寸相差很小的粗晶。

2.25Cr1Mo0.25V钢制锻焊反应器壳体的焊接制造

主要介绍2.25Cr1Mo0.25V钢制锻焊反应器壳体的焊接要点,通过焊接工艺评定验证焊材选用、焊前预热、道间温度、后热消氢及焊后热处理的可行性。按合格的焊评报告编制焊接工艺指导焊接产品,取得了成功。

2.25Cr1Mo0.25V耐热钢与304不锈钢AA-TIG焊接接头组织及性能研究

采用电弧辅助活性AA-TIG焊对2.25Cr1Mo0.25V耐热钢和304不锈钢管进行异种钢材焊接,并对其焊接接头的组织、硬度及力学性能进行分析。结果表明,使用AA-TIG焊能够一次性焊透2.25Cr1Mo0.25V耐热钢和304不锈钢,得到成形良好的焊接接头。焊缝处无裂纹等焊接缺陷,焊缝处各元素在焊缝水平方向分布均匀。在靠近两侧母材的焊缝区,Cr、Fe、Ni元素有一定的梯度,但无明显偏聚。焊接接头两边的母材区硬度值较低,在焊缝区域硬度达到最大,焊缝区域的硬度波动范围在400~489 HV之间,最终拉伸试样都断在304母材上,得到的平均拉伸强度为406 MPa,最大的抗拉强度为542 MPa。

Cr12Mo1V1钢滚丝轮断裂原因分析

某公司Cr12Mo1V1钢滚丝轮在使用中断裂.为弄清滚丝轮断裂的原因,采用直读光谱仪、洛氏硬度计、金相显微镜和扫描电子显微镜等对其进行了化学成分分析、硬度测定、断口分析和金相检验.结果表明:滚丝轮存在较多非金属夹杂物和带状及网状碳化物,增大了脆性,导致其使用中在交变载荷的作用下断裂.

12Cr2Mo1V钢凸台附加填充丝埋弧堆焊工艺研究

针对12Cr2Mo1V钢加氢反应器壳体凸台采用单丝埋弧焊进行堆焊、制造效率低的问题,研究了采用附加填充丝埋弧焊的焊接方法堆焊12Cr2Mo1V材质凸台本体的工艺可行性。研究结果表明,在12Cr2Mo1V钢上采用附加填充丝埋弧焊进行本体堆焊,焊接工艺性良好;其工艺评定试验的各项力学性能完全满足母材的要求,特别是-30℃夏比KV_(2)型缺口冲击试验冲击值均≥54 J,抗回火脆化倾向评定试验结果均满足v Tr54+3Δv Tr54≤0℃的要求。与单丝埋弧堆焊相比,两枪六丝附加填充丝埋弧堆焊凸台可提高生产效率200%~250%。该项工艺研究在满足加钒钢凸台性能的前提条件下,能极大缩短凸台制造周期、节能减排,为加氢反应器先进绿色制造的发展提供了新的制造手段。

2.25Cr-1Mo-0.25V钢上国产焊材单层带极堆焊工艺研究

以往国内2.25Cr-1Mo-0.25V钢加氢反应器均采用双层带极堆焊技术,且绝大部分要求为进口焊材,这种技术制造周期长、成本高。而单层带极堆焊因其显著的优势(周期短、成本低),在国外广泛应用。本文对2.25Cr-1Mo-0.25V钢上国产焊材单层带极堆焊进行研究,在2.25Cr-1Mo-0.25V钢上采用国产TP.309LNb堆焊材料进行单层堆焊试验。试验数据表明,国产单层堆焊焊材堆焊后各项指标均满足2.25Cr-1Mo-0.25V钢加氢反应器设备制造要求,且与同类进口焊材水平相当,个别指标甚至更优。

4Cr5Mo2V钢与4Cr5MoSiV1钢组织和性能的对比

采用金相检验、冲击试验、扫描电镜及能谱分析等方法对4Cr5Mo2V钢和4Cr5MoSiV1钢的组织、性能进行对比分析,并用软件模拟计算相图。结果表明:4Cr5Mo2V钢较4Cr5MoSiV1钢的V元素含量降低、Mo元素含量升高,改变了钢中MC相的稳定性;4Cr5Mo2V钢中高熔点MC相液析碳化物的溶解温度和含量较4Cr5MoSiV1钢降低,使4Cr5Mo2V钢的冲击韧性增大。

2.25Cr1Mo0.25V钢高温变形微观组织的演变分析与数值模拟

在Gleeble-3500热模拟试验机上对2.25Cr1Mo0.25V钢进行等温压缩试验,得到变形温度在900-1200℃、应变速率在0.001-10 s^-1、变形量为60%时的高温流动应力-应变曲线。结合金相实验,研究2.25Cr1Mo0.25V钢在不同变形条件下微观组织的演变规律,建立2.25Cr1Mo0.25V钢在高温塑性变形过程中的动态再结晶数学模型。将模型与有限元结合,对热压缩过程的组织演化进行数值模拟,模拟结果与试验结果的相对误差小于11%,验证了模型的正确性。

淬火温度对2.25Cr1Mo0.25V钢组织与耐蚀性能的影响

对2.25Cr1Mo0.25V钢经950、1100和1200℃淬火处理后的显微组织、表面形貌和耐腐蚀性能进行研究。结果表明,2.25Cr1Mo0.25V钢经淬火处理后的显微组织为贝氏体,随淬火温度的升高,显微组织的晶粒尺寸变大,钢中碳化物由粒状分布变为连续的条片状分布。与1100、1200℃淬火处理相比较,2.25Cr1Mo0.25V钢经950℃淬火处理后,在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀速率降低,自腐蚀电流密度减小,电荷转移电阻增加,耐腐蚀性能提高。

微量Mg添加对2.25Cr1Mo压力容器钢板奥氏体晶粒长大行为的影响

为揭示Mg对低合金钢奥氏体晶粒长大的作用,以2.25Cr1Mo压力容器钢板为研究对象,利用真空感应炉、450型双辊可逆轧机制备不加Mg和加Mg的热轧板材,采用光学显微方法和专业图像软件等分析研究了试验钢在900~1 200℃温度范围内加热时奥氏体晶粒长大行为,并对奥氏体晶粒变温长大动力学方程进行了数学回归分析。结果表明,在900~1 000℃加热时,Mg对奥氏体晶粒有细化作用;在1 100~1 200℃加热时,Mg对奥氏体晶粒无细化作用。数学回归分析表明,Mg添加可增大奥氏体晶粒长大激活能,在900~1 000℃温度范围内阻碍奥氏体晶粒长大。较低温度下Mg添加阻碍奥氏体晶粒长大与其在晶界或相界处碳化物的偏聚发挥钉扎作用有关,由于较高温度下固溶Mg不具有钉扎奥氏体晶粒长大的作用,致使奥氏体晶粒明显粗化。