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。

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。

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。

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。

13MnNiMoR钢热成型封头冲击值不合格原因分析及处理方法

13MnNiMoR封头钢板经过热压成型后回火处理,取验证试板做力学性能测试冲击值不合格,对冲击试样进行金相及断口分析表明封头热成型后产生魏氏组织是导致冲击值偏低的主要原因。通过采取重新正火加回火,严格控制正火冷却速度的方式恢复封头的力学性能,满足了使用要求。

锅炉用特厚13MnNiMoR钢板的研制

采用真空电子束焊接技术,将2块相同尺寸的13MnNiMoR钢连铸坯焊接成特厚铸坯,再热轧成150 mm厚的锅炉汽包用钢板,并对钢板进行了调质处理而不是通常的正火、回火。检测了钢板沿厚度方向的力学性能和显微组织。结果表明:钢板不同部位的常温和高温力学性能均满足GB 713—2014要求,组织为回火贝氏体,晶粒均匀细小,抗层状撕裂性能良好,超声波检验表明,钢板质量符合NB/T 47013.1—2015的I级。

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。

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。

压力容器用特厚13MnNiMoR钢种的研制

阐述了70～100mm特厚压力容器用13MnNiMoR钢板在南阳汉冶特钢采用100t转炉—模铸—3800mm轧机—热处理的工艺研制开发过程。通过合理地确定化学成分、冶炼和浇铸工艺、轧制及热处理工艺,最终确保了70～100mm厚13MnNiMoR保一级探伤、保力学性能的成功研制,并实现了批量化生产。

13MnNiMoR钢氮气储罐裂纹分析及预防

某化工企业的13MnNiMoR钢氮气储罐,磁粉检测发现外壁焊缝存在大量表面裂纹,对裂纹进行金相分析、硬度测定,判定为再热裂纹并分析裂纹产生原因;通过查阅文献及调研,提出了预防再热裂纹产生的主要措施:控制原材料C含量及S,P等杂质元素含量;选择合适的焊接结构形式,减少应力集中;制订合理的焊接工艺并严格执行;热处理后进行100%MT+100%UT无损检测;为后续类似工作提供参考。

13MnNiMoR钢板表面裂纹调查与分析

某公司生产的60~90 mm厚度13MnNiMoR钢板表面在粗轧阶段局部产生搓板状横裂纹,通过生产工艺调查、显微组织观察以及能谱分析对钢板裂纹产生原因展开研究。结果表明:连铸坯内部存在原始裂纹,在粗轧阶段不合适的轧制压下规程和高压除鳞水量促使高温钢板表面局部急剧冷却,不协调变形加剧内部裂纹开裂、扩展,形成搓板状横裂纹。据此制定了钢板表面裂纹的预防措施。

高压加热器封头用13MnNiMoR钢板的应用研究

目前,高压加热器的水室封头材料多采用SA516Gr70或Q345R钢板。随着机组的参数、容量不断增加,超临界以及超超临界机组中的水室封头的厚度增幅较大,部分钢板设计厚度超出标准厚度范围,钢厂难以轧制出超标准厚度的钢板,且钢板的力学性能难以保证。为了寻求更经济可靠的钢板材料,逐步采用牌号13MnNiMoR的钢板作为制造水室封头的材料。通过对比3种材料的设计方案,并结合封头的制造与应用,验证采用13MnNiMoR钢板材料来制造高压加热器的水室封头,能够在保证性能的基础上,大幅度降低水室封头的厚度和重量。

激光硬化与渗氮复合处理H13钢组织与性能

通过激光淬火/离子渗氮复合方法对H13钢进行表面改性处理,从而提高其表面的性能.利用X射线衍射技术、光学显微观察、扫描电子显微观察、能谱分析技术、显微硬度和纳米测试系统以及高频往复磨损试验,分别研究了离子渗氮、激光淬火、以及激光淬火与离子渗氮复合处理对H13钢改性层组织结构、力学性能、摩擦磨损性能的影响过程和影响机理.结果表明:复合处理工艺可以显著改善改性层的综合性能.和单一渗氮处理相比,复合处理改性层硬度和有效硬化层深度分别从1180 HV和80μm提高至1360 HV和550μm,摩擦系数和磨损率分别从0.68和5.78×10^(-8)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1)降低至0.59和1.35×10^(-8)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1).试样的硬度和耐磨性显著增加,平均摩擦系数明显降低.

H13钢模具冲头早期断裂原因

在对某钻杆接头进行锻造加工时,H13钢模具冲头发生早期断裂现象。采用宏观观察、化学成分分析、扫描电镜分析、硬度测试、金相检验等方法分析其早期断裂原因,并结合实际工况,对断裂冲头进行有限元热模拟试验。结果表明:冲头断口呈塑性断裂特征,在接头冲模成型时,冲头在接头内部停留时间过长,使冲头温度超过700℃,内部组织发生了转变,强度急剧降低,最后导致冲头发生拉拔塑性断裂现象。