2.25Cr-1Mo-0.25V钢性能研究及其在加氢反应器上的应用

通过对加氢反应器材料2.25Cr-1Mo-0.25V钢锻件的各种化学成分、力学性能、回火脆化倾向评定和金相组织检测的试验研究,掌握了该材料的各种性能数据。试验表明:该材料是一种性能优秀的加氢反应器用钢。

2.25Cr-1Mo-0.25V钢的硫化氢应力腐蚀试验研究

为了解2.25Cr-1Mo-0.25V钢材料性能,利用慢应变速率法,在常温湿硫化氢环境下,给出了不同浓度硫化氢溶液对2.25Cr-1Mo-0.25V钢应力腐蚀的敏感性指数值;采用恒定位移法,将2.25Cr-1Mo-0.25V钢用线切割方法做成了楔形张开加载预裂纹试样,在确认了加载载荷和位移量后,在不同浓度的H2S溶液中,确定了2.25Cr-1Mo-0.25V钢应力腐蚀裂纹扩展速率和腐蚀临界应力强度因子。

氢对2.25Cr-1Mo钢回火脆化的影响

对加氢反应器用2.25Cr-1Mo钢进行了回火脆化并充氢处理;通过冲击试验机、俄歇电子能谱仪及扫描电镜等研究了2.25Cr-1Mo钢在回火脆化与氢脆联合作用下的脆化情况;结合晶界偏聚理论,计算了在不同回火及充氢处理后杂质磷原子在晶界上的偏聚量。结果表明:试验钢的脆化程度不能用显微组织、硬度的变化来评价;在回火温度范围内,随着回火时间的延长,试验钢回火脆化的程度逐渐增大,氢进一步增加了其脆化程度,并且回火脆化与氢脆联合作用下的脆化程度要远大于回火脆化的;氢增大了试验钢中杂质原子磷的扩散系数,进而促进磷原子向晶界偏聚,这是充氢加重回火脆化的主要原因。

2.25Cr-1Mo-0.25V低合金耐热钢中贝氏体的形成机制研究

采用真空冶炼炉和可逆式轧机制备出试验材料,将其在940℃奥氏体化后分别水淬到550℃、650℃和750℃,再空冷至室温,然后采用扫描电镜和透射电镜观察材料的显微组织,发现分别主要为下贝氏体、上贝氏体和粒状贝氏体。上贝氏体组织和下贝氏体组织均以扩散机制形成,而区域冷却速率的差异是造成粒状贝氏体组织基体形貌差异的主要原因。

2.25Cr-1Mo-0.25V钢的凝固行为及铸态组织

为研究新一代加氢反应器用2.25Cr-1Mo-0.25V钢在制备过程中显微组织的演变行为,借助激光共聚焦扫描显微镜、扫描电镜、透射电镜及X射线衍射仪等,研究了钢的凝固行为和铸态组织.结果表明:钢在自液相冷却的过程中,首先凝固析出δ铁素体,随后δ铁素体与残留液相进行包晶反应生成奥氏体,最后剩余的δ铁素体同素异构转变为奥氏体,黑色裂纹同时伴随生成.铸态试样的显微组织为由贝氏体铁素体基体和岛状M-A组元构成的粒状贝氏体,并含有少量细小的ε-碳化物、M_7C_3、M_3C及MC型碳化物;铸态组织中合金元素虽有一定偏聚,但未与贝氏体铁素体和M-A组元所在相区联系.

2.25Cr-1Mo-0.25V钢焊缝阶冷脆化研究

2.25Cr-1Mo-0.25V钢是加氢反应器常用材料,本文对其用同一型号不同批次的焊条焊接的焊缝进行焊后热处理和焊后热处理阶冷处理后,测定不同温度下的冲击功,发现焊缝抗回火的能力明显不同。焊缝能满足性能要求,焊后热处理后冲击功54 J的温度不高于-60℃,焊后热处理阶冷后冲击功54 J的温度不高于-40℃。冲击功较低的焊缝为沿晶断裂,脆断断口表面为杂质元素P和Mo的碳化物及氧化物。

2.25Cr-1Mo耐热钢寿命预测及可靠性分析

构建了耐热钢的寿命预测及可靠性分析非参数统计模型,较已有的统计模型相比,有很好的稳健性和较高的精度。首先利用局部线性回归得出已提出的双指数主曲线。其次为了可靠性分析,对所得Z参数进行正态性检验。当Z参数正态性检验不显著时,利用核密度估计Z的分布密度,建立Z参数与可靠度的关系,得出应力-P参数-可靠度曲线。最后以2.25Cr-1Mo耐热钢蠕变断裂数据为例建立相应的统计模型并检验模型分析效果。

正交试验对2.25Cr-1Mo钢脆化倾向的影响因素研究

设计正交试验对加氢反应器用2.25Cr-1Mo钢高温加载处理,对处理后的试样在-80℃进行Charpy冲击试验,并对冲击断口形貌进行了宏观与微观观察与分析。结果表明:高温加载条件下,应力对加氢反应器用2.25Cr-1Mo钢的脆化倾向无明显影响,而温度是导致该材料回火脆化的主要因素。

加热温度对2.25Cr-1Mo-0.25V钢晶粒度的影响

通过金相观察研究了加热温度对2.25Cr-1Mo-0.25V钢奥氏体晶粒长大规律的影响。结果表明,在1000℃以下晶粒长大不明显,加热温度超过1000℃晶粒快速长大,在1300℃晶粒完全粗化,这种钢的晶粒粗化温度为1000℃。第二相粒子在较低加热温度下不溶解,这些未溶解的第二相质点可起到对晶界迁移的钉扎作用。随着加热温度的升高,部分第二相粒子开始溶解,使其阻碍奥氏体晶粒长大的钉扎作用减弱。第二相质点的尺寸和体积分数的比值决定了奥氏体晶粒的粗化程度,一旦发生解钉现象,奥氏体晶粒快速长大。

Magnetic anisotropy in Fe-25Cr-12Co-1Si alloy induced by external magnetic field

Structural and magnetic properties of Fe-25Cr-12Co-1Si alloy thermo-magnetically treated under different external magnetic field conditions were investigated. Orientation and morphology of the ferromagnetic α1 phase embedded in α2 phase matrix before and after step ageing are characterized by transmission electron microscope(TEM). The results show that the ellipsoidal particles of ferromagnetic α1 phase are aligned along the direction of external magnetic field during isothermal magnetic ageing. Approximately 28% of the total coercivity can be attributed to the shape anisotropy of α1 phase particles induced by external magnetic field for Fe-25Cr-12Co-1Si alloy thermo-magnetically treated with a parallel magnetic field.

铸态2.25Cr-1Mo-0.25V钢的第二相析出规律

用金相分析手段研究了在900～1150℃不同温度下保温后不同淬火方式下铸态2．25Cr-1Mo-0．25V钢第二相析出规律。结果表明，铸态2．25Cr-1Mo-0．25V钢高温析出后，采用盐水淬能更好的保持高温析出第二相的形貌特点；随着保温时间的延长，第二相析出颗粒长大，且析出物增多，保温45min第二相含量最多，易于观察第二相的形貌分布；随着温度的升高，第二相百分数呈下降趋势，950℃和1050℃是析出第二相的适合温度。

组织遗传对2.25Cr-1Mo-0.25V钢晶粒度的影响

研究2.25Cr-1Mo-0.25V钢奥氏体晶粒随加热温度的变化规律和组织遗传对晶粒度的影响。结果表明:温度超过1 000℃时,晶粒度过度长大;组织遗传是形成粗晶的原因之一。

2.25Cr-1Mo-0.25V加氢模拟环锻件钢的冶炼

通过分析加氢反应器锻件用钢的特点及冶炼难点,提出采用偏心底出钢初炼钢水→LF精炼→真空碳脱氧→氩气保护真空浇注的冶炼浇注工艺,成功冶炼浇注了2.25Cr-1Mo-0.25V加氢模拟环用195 t钢锭,其化学成分及各项指标均符合技术条件要求。

2.25Cr-1Mo-0.25V钢焊接工艺研究

本文通过一系列试验研究Cr-Mo钢中的新型钢2.25Cr-1Mo-0.25V钢的性能、焊接工艺、热处理等等。试验中采用法国SAF公司提供的焊丝S225V和焊剂F537,采用埋弧焊焊接方法,并经焊后热处理后,进行了化学成分分拉伸试验,AKV冲击等试验,试验结果均符合要求,试验表明:通过对2.25Cr-1Mo-0.25V钢性能的了解,确定了选择焊接材料的方法,选定焊丝S225V和焊剂F537,并制定了合理的焊接工艺;确定2.25Cr-1Mo-0.25V钢理想预热温度为180℃;确定焊后热处理温度,并且通过各项实验证明焊后热处理温度的合理性。

超高温Co-20Re-25Cr-1Si合金1000~1300℃氧化行为研究

采用非自耗真空电弧炉制备了四元Co-20Re-25Cr-1Si超高温合金,该合金形成了硬质Cr2Re3型σ相,具有理想的高温强度。研究了Co-20Re-25Cr-1Si合金在1000~1300℃,3.04×10^-5Pa氧气中氧化24 h的恒温氧化行为。1000℃时氧化前8 min,合金表面没有形成保护性氧化膜,合金中Re元素就以ReO3形式向外蒸发,因此合金呈现出轻微的失重。之后随着保护性氧化膜的逐渐形成,合金呈现出连续增重的状态。随着温度增加,合金单位面积增重值越来越大,但1100~1300℃温度下合金氧化初期并未出现失重现象。1000~1200℃时,合金最外层形成了比较完整的以Cr2O3为主的保护膜,但1300℃时氧化膜由CoO组成,不具有保护作用。在所有温度下都出现了Si的内氧化区,微量Si的加入提高了合金的抗高温氧化性能。

热处理对Ti-25V-15Cr-2Al-2Mo-0.2C合金组织稳定性的影响

研究了热处理对Ti 2 5V 15Cr 2Al 2Mo 0 .2C阻燃β钛合金组织稳定性的影响。结果表明 ,高温固溶并直接时效处理导致合金 β基体上析出较多的α相沉淀 ,尤其在随后的热暴露组织中形成了恶化合金塑性的连续晶界α膜。然而 ,若在时效前再进行一次低温固溶处理则可明显减少α相的析出数量 ,合金的热稳定性因此而得到显著改善。

12Cr密封面SAW和GMAW堆焊工艺研究

针对SAW和GMAW在阀体材料上堆焊12Cr密封面进行了焊接工艺评定试验。利用光学显微镜分析了焊接接头热影响区(粗晶区)金属的显微组织;并进行了拉伸、弯曲、冲击试验和焊缝及热影响区的显微硬度测试。结果表明,2.25Cr-1Mo阀体材料具有较强的冷裂倾向,焊前需250℃以上的温度预热;GMAW焊试样得到的焊接接头性能略优于SAW焊试样,两种工艺方法得到的接头性能均满足密封面要求。

合成氨蒸汽发生器泄漏分析

本文针对某化肥厂合成氨装置的蒸汽发生器发生泄漏的原因进行了分析。该设备的材质为SA336F22(相当于国内2.25Cr-1Mo),属于高温高压临氢设备,出现了垂直于焊缝方向的横向裂纹.经分析这些裂纹主要是氢浓度过高而引起的氢致延迟裂纹,并结合实际的情况提出了合适的返修措施。