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。

2.25Cr-1Mo-0.25V大型厚壁锻焊加氢反应器制造阶段典型质量问题解析

文章简述了2.25Cr-1Mo-0.25V大型厚壁锻焊加氢反应器的制造过程。通过对近年来多个大型炼化项目中该类加氢反应器的制造过程进行监造,总结出其在制造过程中出现的筒体锻件冲击性能不稳定、超声检测不合格、超声波检测盲区等典型质量问题及其他制造中应控的质量风险。同时结合相关试验结果,重点分析了出现问题的原因,并针对性地提出了相应的质量管理办法,以期为大型锻焊加氢反应器的国产化制造和检验提供借鉴。

2.25Cr-1Mo-0.25V钢148 mm厚板尾部分层缺陷分析及控制工艺

采用扫描电镜及电子探针对55 t钢锭成材148 mm厚2.25Cr-1Mo-0.25V钢板尾部分层缺陷进行观察分析,结果表明:分层缺陷是由于模铸保护渣卷入钢液造成的。为减少钢板尾部分层缺陷,对冶炼工艺进行优化,精炼过程中采用碳粉、电石及1.2~2.0 kg/t钢Al线复合脱氧工艺,真空后软吹12~14 min,采用高粘度、低熔点、高熔速及膨胀系数较大的模铸保护渣。优化工艺后,钢板尾部分层缺陷出现概率分别为11.3%、9.6%、6.9%,分层缺陷导致钢板废品率由原8.1%降至1.7%。

2.25Cr-1Mo-0.25V钢加氢反应器开发与制造中的一些问题

由于对尺寸增大和高设计参数加氢反应器的需求,促使要制造更大、更重的高温钢加氢反应器。20世纪80年代开发了2.25Cr-1Mo-0.25V钢。钢中添加V后影响到焊接与热处理时的氢陷阱、氢扩散与应力松弛。制造规范需要进行调整,以防止焊接接头发生硬度高、韧性低以及持久强度低和开裂等问题。本文扼要介绍了以往2.25Cr-1Mo-0.25V钢容器制造过程中发生的一些问题及国外研究工作的进展,对国内需进行的工作提出了建议。

2.25Cr-1Mo-0.25V纯净钢筒体锻件的工艺与性能

为了制造千吨级煤液化反应容器 ,满足更高温度 (482℃ )和更高的强度等级 (σ0 2 ≥ 4 15MPa) ,减少筒体锻件的重量 ,在原采用的 2 2 5Cr - 1Mo钢的基础上 ,开发出了加V钢。针对煤液化装置 (或大型热壁加氢反应器 )用 2 2 5Cr - 1Mo - 0 2 5V纯净钢筒体锻件的特点及理化性能要求 ,分析了冶炼、锻造、热处理等工序的难点 ,在进行大量的国内、外资料查寻以及材料和工艺试验的基础上 ,制定出并实施了制造工艺 ,经过筒体锻件的解剖及理化检验 ,证明所采用的工艺方法是非常有效的 ,完全满足煤液化装置用钢 2 2 5Cr- 1Mo - 0 2 5V的质量要求。

2.25Cr-1Mo-0.25V复合钢板制加氢反应器焊接

分析了加氢反应器主体材料2.25Cr-1Mo-0.25V钢板的化学成分及其焊接特点,介绍了2.25Cr-1Mo-0.25V复合钢板制加氢反应器的焊接结构设计、焊接工艺、质量控制措施以及热处理工艺,焊后反应器主体焊缝一次探伤合格率为98.5%,质量良好。

热处理工艺对2.25Cr-1Mo-0.25V钢低温韧性的影响

模拟实际大型锻件热处理工艺条件,研究了不同预备热处理和最终性能热处理工艺规范对2.25Cr1Mo0.25V钢-30℃冲击韧性的影响,结果表明经调质预处理后的低温韧性随再奥氏体化温度的升高而降低,而经1200℃正火预处理后进行1040℃奥氏体化,不仅有利于碳氮化物充分溶解与合金元素的均匀化,同时有利用奥氏体的自发再结晶细化晶粒并获得较高的低温韧性。

制造加氢反应器用2.25Cr-1Mo-0.25V钢的焊接性能试验

2.25Cr-1Mo-0.25V钢是一种抗氢用钢,该新型Cr-Mo钢与普通的2.25Cr-1Mo钢相比,各方面都有明显的优势:强度及许用应力、最高使用温度高,抗氢性能好,能够满足更苛刻的操作工况的需要,使用该钢的设备质量更趋轻量化。介绍了该钢种开发过程中的焊接性能试验结果,掌握用该材料制造加氢反应器的焊接工艺技术,为应用该种材料制造加氢反应器奠定了基础。

2.25Cr-1Mo-0.25V钢焊缝冲击性能和显微组织分析

进行了2.25Cr-1Mo-0.25V钢的焊条电弧焊试验,测定其焊缝的成分和冲击吸收功,进行了金相及启裂源观察,对冲击吸收功较低的样品进行脱脆处理.结果表明,冲击吸收功较低的焊缝的Mn,Si,Mo及其杂质元素含量相对较高,Mn,Si,Mo等元素促进杂质元素在晶界上的偏聚,致使晶界性能变坏,断口以沿晶断裂为主,冲击吸收功降低,脱脆处理后,冲击韧性恢复说明焊缝存在高温回火脆性,导致高温回火脆性是由于杂质元素在晶界上的偏聚,因此研制焊条时要严格控制Mn,Si,Mo和杂质元素的含量.

加氢反应器用2.25Cr-1Mo-0.25V钢埋弧焊焊缝的组织与力学性能

采用窄间隙埋弧焊工艺在相同焊接参数下对2.25Cr-1Mo-0.25V钢进行焊接,选择冲击功相差较大的两个焊缝进行化学成分分析、力学性能测试、宏观断口及显微组织观察,并分析了焊缝冲击功不稳定的原因。结果表明:焊缝冲击功出现波动是由化学成分和组织不同造成的;焊缝中的锰、硅元素含量较多时,冲击功低,韧性差;组织粗大,板条贝氏体较多时,韧性和塑性低;组织细小,粒状贝氏体较多时,韧性和塑性较高;当冲击试样缺口开在板条贝氏体较多的区域时,M/A岛趋于直线排列,容易形成裂纹,冲击功较低。

2.25Cr-1Mo-0.25V锻件再热裂纹敏感性试验研究

采用两种再热裂纹试验方法对厚度为280mm的2.25Cr-1Mo-0.25V锻件进行试验,均测得其再热裂纹敏感温度为690℃,在敏感温度下的插销临界断裂应力为220MPa,有一定的再热裂纹敏感性。试验结果表明,两种试验方法的结果十分接近,均可用于2.25Cr-1Mo-0.25V锻件的再热裂纹敏感性测试。

2.25Cr-1Mo-0.25V钢焊缝的性能研究

观察焊缝的金相组织,测定力学性能及其冲击功,利用Boltzmann函数确定韧脆转变温度,得出2.25Cr-1Mo-0.25V钢焊缝经阶梯冷却后,抗回火脆化的性能良好。

大型筒节2.25Cr-1Mo-0.25V钢的组织遗传及轧后冷却控制

根据大型筒节的轧制和轧后冷却模型,模拟大型筒节轧制截面的应变率和轧后冷却速度曲线;结合Gleeble-3800对金属小试样2.25Cr-1Mo-0.25V钢进行了热压缩模拟实验,得出了多道次压缩的流变应力曲线;分析了小试样热变形后不同冷却方式对其组织形貌的影响和对后期正火晶粒细化的作用。结果表明,2.25Cr-1Mo-0.25V钢轧制过程心部大部分区域温度不变;轧制压下率低,心部应变率不足10%;道次间歇时间长,静态软化率高达95%,奥氏体晶粒回复长大;轧后空冷过程心部冷却速度缓慢,冷却后基体主要为粒状珠光体组织,经后期热处理晶粒不易细化,是造成组织遗传的主要原因;增大轧后冷却速度和降低冷却转变温度有利于后期热处理晶粒细化,采用喷淋-空冷联合冷却能充分利用大型筒节的轧后余热,冷却过程热应力较小,有利于促进后期热处理组织细化。

2.25Cr-1Mo-0.25V钢的焊缝回火脆化研究

实际生产中发现,同一牌号、不同批次的熔敷金属阶冷后脆化倾向明显不同。对2.25Cr-1Mo-0.25V焊缝的化学成分、力学性能、韧脆转变温度以及金相显微组织进行了研究,认为产生回火脆性是由于Si和Mn含量较高、磷元素以及碳化物在晶界上偏聚所致。

2.25Cr-1Mo-0.25V钢加氢反应器的研制

2 .2 5Cr - 1Mo - 0 .2 5V钢是当前设计温度 4 5 4℃以上高压临氢设备首选用材 ,具有强度高、抗氢侵蚀能力强、抗氢脆性能显著、回火脆化倾向小、抗氢致剥离性能优良等特点。本文通过首台产品研制 ,介绍了 2 .2 5Cr - 1Mo - 0 .2 5V钢锻焊结构热壁加氢反应器制造技术。

采用窄间隙埋弧焊焊接2.25Cr-1Mo-0.25V钢的试验及应用研究

分析了2.25Cr-1Mo-0.25V钢的焊接性,同时通过对该材料在不同线能量下焊缝中心-30℃冲击韧性和组织特征的试验和分析,阐述了采用窄间隙埋弧焊(NSAW)方法焊接2.25Cr-1Mo-0.25V钢的工艺要素和工艺特点,提出了如何有效控制预热、层温、电流、电压等有关的焊接参数以获得较理想的焊接接头性能。

2.25Cr-1Mo-0.25V低合金耐热钢的相变行为

研究了冷却速率对2.25Cr-1Mo-0.25V低合金耐热钢种相变行为的影响。发现钢的相变点Ac1和Ac3分别为795℃和890℃,当冷却速率为0.1～200℃/s时,连续冷却相变曲线主要分为3个部分,即铁素体加珠光体转变区、贝氏体转变区及马氏体转变区;试验材料的维氏硬度随冷却速率的增加而逐渐递增。

2.25Cr-1Mo-0.25V钢应力腐蚀裂纹扩展速率试验

把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,通过预加载荷和预加位移量的标定及确认,在不同浓度的H2S溶液中进行了应力腐蚀试验。采用恒定位移法,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。

基于BP神经网络的2.25Cr-1Mo-0.25V钢热变形晶粒尺寸的预测

采用不同初始晶粒尺寸的锻态2.25Cr-1Mo-0.25V钢试样,在Gleeble-1500D热模拟试验机上进行热压缩实验,通过定量金相法测得各变形条件下的平均晶粒尺寸。以实验数据为基础,采用BP神经网络对实验数据进行训练,获得了2.25Cr-1Mo-0.25V钢的热变形平均晶粒尺寸模型。结果表明预测值与实验值吻合良好,验证了所建晶粒尺寸模型的准确性,实现对2.25Cr-1Mo-0.25V钢热锻后平均晶粒度的预测。

煤液化装置用2.25Cr-1Mo-0.25V材料试验研究

近年来新发展的大型石油化工压力容器用钢2.25Cr-1Mo-0.25V有着取代传统用钢2.25Cr-1Mo的趋势。用4支25 kg真空感应炉小钢锭和83 t双真空锭水口料,进行了系统全面的试验室试验研究,对正式产品的生产试制提供了重要的参考和技术支撑。