长时服役13MnNiMoR钢中非金属夹杂物行为及其影响

对运行14年后因裂纹和非金属夹杂物而被更换的13MnNiMoR钢制电站锅炉汽包下降管接管座进行解剖,通过化学成分分析、力学性能检测、显微组织和缺陷形貌观察,分析非金属夹杂物服役过程中的行为及其影响。结果发现:服役载荷作用下,非金属夹杂物以自身开裂、界面与基体分离或端部形成孔洞等方式成为裂纹源和产生微裂纹,微裂纹相互聚合而形成宏观裂纹;对服役后的材料进行拉伸、冲击试验时,无夹杂物区域呈塑性开裂和扩展,而存在非金属夹杂物的区域,裂纹以非金属夹杂物形核,并以脆性模式开裂和扩展,导致材料的强度和塑韧性较服役前显著降低。

S31603+13MnNiMoR厚壁复合板压力容器焊接制造技术

S31603+13MnNiMoR厚壁复合板结合了低合金强化钢的高强度与超低碳奥氏体不锈钢耐腐蚀的优点,是制造抗高压、耐腐蚀压力容器性价比最高的材料之一。该复合材料在压力容器制造过程中容易产生焊接冷裂纹等缺陷。文中以海洋平台上油气处理设备段塞流捕集器制造为例,通过优化焊接接头形式,制订合理的焊接、无损探伤及热处理工艺等,确保了焊接制造的质量,为行业同类型材料压力容器焊接制造提供借鉴。

正火温度对超厚13MnNiMoR钢板低温冲击韧性的影响

采用不同的正火温度对超厚规格13MnNiMoR进行了热处理试验。结合金相显微镜、拉伸试验机和冲击试验机对不同热处理工艺的试验钢进行了显微组织观察和力学性能的测定。结果表明:正火温度对试验钢强度性能影响不大。860℃正火+650℃回火工艺下,试验钢的低温冲击韧性要明显优于930℃正火+650℃回火工艺下的低温冲击韧性。主要是因为较低的正火温度可以细化正火加热过程中的奥氏体晶粒,在随后空冷过程中,得到细小的铁素体晶粒,从而在室温条件下获得大量的铁素体晶界,大大地提高了吸收冲击能量的能力。

13MnNiMoR钢大直径封头拼缝的组织及性能研究

以13MnNiMoR钢为研究对象,分别采用H08Mn2MoA+SJ101、H09MnNiMoG+SJ16G焊材进行多层多道焊,分析了模拟封头热成形、恢复性能热处理及Max.PWHT、Min.PWHT后的金相组织,并进行了拉伸及-20℃下的冲击韧性试验。结果表明,采用H09MnNiMoG焊丝匹配SJ16G焊剂焊接的试件,焊缝区化学成分Mn、Ni、Mo等元素更高,焊缝区组织为索氏体+少量铁素体且晶粒细小,室温及高温拉伸性能更优。

13MnNiMoR低合金高强钢厚板封头拼缝焊接工艺研究

某项目反应器设计选材13MnNiMoR低合金高强钢,由于设备直径较大、板宽有限,封头不可避免要拼接,封头下料厚度为118 mm,采用热成形的方式加工。为了保证封头焊接质量和热处理后的力学性能,采用封头板相同厚度的13MnNiMoR钢进行焊接及热处理试验。试验前,对13MnNiMoR低合金高强钢材料的力学性能以及焊接性、焊接材料的选用进行分析,试板采用埋弧焊焊接,焊后模拟封头热成形温度热处理+正火热处理+回火热处理+焊后热处理。焊接工艺评定试板经无损检测、力学性能试验、宏观金相试验、微观金相试验验证,最终获得良好质量的焊接接头,各项性能满足标准及工程规范的要求。

13MnNiMoR钢板表面裂纹形成机理及改进措施

公司近期在生产70-98mm厚度的13MnNiMoR钢板时,发现钢板表面出现大批量裂纹,通过对成分设计、连铸、轧制等工序进行排查,并结合裂纹微观结构和能谱分析,结果表明:13MnNiMoR属于典型包晶钢,包晶钢对裂纹比较敏感,在生产时,容易受化学成分、连铸拉速、结晶器冷却模式、连铸保护渣等众多因素影响,造成铸坯表面出现微裂纹,轧制后沿轧制方向在钢板表面扩展。

不同材料硬化模型模拟13MnNiMoR钢超厚圆筒对接环焊接残余应力

通过不同温度(20～800℃)低周疲劳试验研究了13MnNiMoR钢在循环载荷下的塑性变形行为;对低周疲劳试验数据进行拟合,得到不同温度下的硬化模型材料常数,分别采用混合硬化模型、等向硬化模型和随动硬化模型对13MnNiMoR钢超厚圆筒对接环焊接残余应力进行模拟和对比,并与X射线衍射测试结果进行对比。结果表明:13MnNiMoR钢是一种循环软化材料;不同硬化模型得到的环向残余应力预测结果的差异大于轴向残余应力的,且得到的内壁面残余应力预测结果的差异大于外壁面残余应力的;等向硬化模型高估了焊接残余应力,随动硬化模型则低估了残余应力,采用混合硬化模型预测得到的焊接残余应力与X射线衍射测试结果最接近,能够更准确地预测超厚板多层多道焊的焊接残余应力。

13MnNiMoR钢热冲压封头冲击韧度显著降低原因分析

13MnNiMoR钢板热冲压成型封头的冲击性能存在不合格现象。采用化学成分分析、力学性能测试、金相检验及模拟热处理等方法,对13MnNiMoR钢封头冲击韧度显著降低的原因进行了分析。结果表明:对于较厚的封头,正火处理后的冷却速率严重不足,致使碳化物沿铁素体晶界析出,且在高温回火过程中碳化物再次长大;在冲击过程中,封头在外力作用下容易在碳化物析出位置发生断裂,导致封头的冲击韧度显著降低至不合格。

锅炉及压力容器用60mm厚度规格13MnNiMoR钢板的研制

通过钢的化学成分设计、加热、轧制、冷却及热处理工艺的优化,在整个研制过程中进行精细化控制,成功开发出60mm厚锅炉及压力容器用13MnNiMoR钢板。实物具有良好的常温和高温力学性能,沿钢板厚度方向性能均匀,分析显示金相组织为均匀铁素体+珠光体和少量贝氏体。

大厚壁高强钢复合板13MnNiMoR+S31603压力容器设计、制造、检验

对大厚壁高强钢13MnNiMoR+S31603复合板进行了材料特性、可焊性分析,针对焊接过程易出现的难点,从设计源头进行优化设计,制定合理的焊接工艺及焊接过程质量控制措施,通过现场严格的质量监控,有效防止了焊接冷、热裂纹的发生,保障了压力容器的焊接质量。

焊后热处理对13MnNiMoR钢焊接接头在服役环境下SCC敏感性的影响

通过慢应变速率拉伸试验(SSRT),对比研究了经过焊后热处理和未经过焊后热处理的13MnNiMoR钢焊接接头在250℃下、不同pH值的锅炉水环境中的应力腐蚀开裂敏感性。结果表明:在相同应变速率、相同温度下,经过焊后热处理和未经过焊后热处理的13MnNiMoR钢焊接接头,应力腐蚀开裂敏感性有明显的区别。经过热处理的13MnNiMoR焊接接头应力腐蚀开裂敏感性随着pH值的增大而减小,相反,未经过热处理的接头,其敏感性随着pH值的增大而增大。研究结果表明,合理的焊后热处理能够显著降低焊接接头的应力腐蚀开裂敏感性。

EO反应器筒体13MnNiMoR钢焊接接头腐蚀性能研究

EO反应器是环氧乙烷/乙二醇联产生产装置中的核心设备。在扬子石化环氧乙烷反应系统改造项目中,该设备首次实现国产化,反应器筒体材料采用13MnNiMoR高强度钢。为了解筒体材料在工作介质中的腐蚀性能,对EO反应器筒体用13MnNiMoR钢焊接接头各区金属进行金相分析,在工作介质锅炉水中进行电化学腐蚀试验。结果表明,EO反应器筒体材料13MnNiMoR钢焊接接头各区金属在工作介质中的腐蚀电位和极化曲线存在一定差异,各区金属的耐蚀性与其组织结构密切相关,在相同的试验溶液中,热影响区总表现出最大的腐蚀电流,焊缝金属次之,母材最小。

高压汽包用13MnNiMoR厚板的试制

通过化学成分设计及采用合理的轧制、热处理工艺,利用细晶强化、固溶强化、析出强化等手段,南阳汉冶特钢有限公司开发了150mm厚13Mn Ni Mo R容器板。性能检测结果表明:钢板组织为回火贝氏体+少量铁素体,钢板性能满足标准要求且富裕量较大。

中温中压容器用钢13MnNiMoR的热变形行为研究

为制定中温中压容器用钢13MnNiMoR的热加工工艺提供理论依据并实现其工业化生产,利用单道次热压缩模拟实验研究了变形温度(900~1150℃)和应变速率(0.01~1s^(-1))对其热变形行为的影响.结果表明:当应变速率低于0.1s^(-1)时,新晶粒有足够的时间进行形核和长大,奥氏体容易发生动态再结晶;当变形温度降低或应变速率增加时,实验钢在变形过程中主要发生动态回复,流变应力也随之提高.基于测定的流变应力曲线,通过拟合得到实验钢在热变形时的应力指数为4.29,动态再结晶激活能为319kJ/mol,据此建立了13MnNiMoR钢在高温变形时的热加工方程.

热循环对13MnNiMoR钢焊接热影响区显微组织和韧性的影响

通过系列焊接热模拟试验,研究了焊接热输入和焊接峰值温度对13MnNiMoR钢焊接热影响区显微组织和冲击韧性的影响。结果表明:随着焊接热输入的增加,试验钢粗晶热影响区(CGHAZ)组织中粒状贝氏体的含量增加,贝氏体铁素体板条尺寸增大,冲击韧性降低;随着焊接峰值温度的降低,热影响区的组织和韧性呈现明显变化,其中当峰值温度处于γ+α两相区(800℃)时,临界热影响区(ICHAZ)组织中形成多边形铁素体+大量的马氏体/奥氏体(M/A)组元,严重恶化了冲击韧性,成为整个热影响区中最薄弱的区域。

13MnNiMoR 钢焊接工艺

通过对乙烯装置高压汽包用低合金高强钢13MnNiMoR的焊接性分析,按选择的焊材和工艺参数进行了工艺试验,焊接接头的力学性能满足使用要求。根据工艺评定制定的焊接工艺成功完成了产品制造,对今后同类材料的焊接有参考意义。

气冷式压力容器用钢13MnNiMoR焊接工艺研究

气体冷却器是保证压缩机组稳定运行的关键设备。对气体冷却器所用13Mn Ni Mo R钢板的焊接性进行了分析,完成了合格的焊接工艺评定,并制定出满足产品的焊接工艺规程。通过对焊接过程的严格控制,有效防止了冷裂纹的产生,使焊接的气体冷却器筒体满足了质量要求。

错齿BTA钻头钻削13MnNiMoR的试验研究

通过错齿BTA钻头钻削加工13MnNiMoR试验,研究了深孔加工表面的宏微观形貌变化规律,分析了钻削参数对深孔表面粗糙度的影响和刀片磨损机理。结果表明,钻削参数对深孔表面质量影响较大,主要宏观缺陷包括沟槽和工件材料脱落,微观缺陷包括粘结物、切屑划痕和凹坑;深孔表面粗糙度随着进给量的增加而增大,随着转速的增加而降低;刀片后刀面主要磨损机理为粘结磨损、氧化磨损和扩散磨损。

加热工艺对13MnNiMoR钢板表面质量影响

主要研究加热工艺对13MnNiMoR钢板表面质量的影响,分析了加热工艺对含Ni钢炉生氧化铁皮粘附性影响的实质。研究表明:加热温度越高,时间越长,含Ni钢的炉生氧化铁皮的粘附性越强,钢板表面质量越差。

13MnNiMoR钢制容器的焊接工艺

对δ=70 mm的厚板13MnNiMoR钢制压力容器进行了焊接性能分析,制订了合理的焊接方法和焊接工艺参数,并通过工艺试验验证,成功地应用于产品。