冷高压分离器16MnR(HIC)抗氢钢超大型筒体研制

大庆石化 12 0× 10 4t/a加氢裂化装置冷高压分离器和循环氢分液罐筒体锻件是目前国内制造的内径 2 0 0 0～ 30级别筒体中长度最长、重量最大的化工容器筒体锻件 ,该筒体最大交货尺寸为 外 2 6 98/ 内 2 4 0 0mm× 4 40 0mm ,重量为 4 4. 2 13t ,达到二重公司现有设备制造极限 ,制造困难。其特点是超长、超大 ,且筒体钢种采用抗氢钢 16MnR(HIC)及技术条件。为实现HIC抗氢钢和超长大型筒体的制造 ,满足材料的腐蚀特性要求。研究和确定了冶炼、锻造及热处理工艺方案 ,解决筒体超重、超大筒体的制造难题 ,成功制造了三件筒体锻件。

16MnR(HIC)和16Mn钢中夹杂物和晶粒度的对比研究

在正火+回火+PWHT(690±14℃保温8h)条件下,对16MnR(HIC)和16Mn钢中夹杂物的形态、分布和晶粒度等级情况进行对比研究。结果表明,16MnR(HIC)钢的晶粒度等级为9级,16Mn钢晶粒度等级为7.5～8级。16MnR(HIC)钢中夹杂物少于16Mn钢,夹杂物以细小的氧化物为主,有少量的硫化物,无硅酸盐类夹杂物,且氧化物呈独立分布,没有形成串状或网络状。

冷高压分离器16MnR(HIC)抗氢钢超大型筒体研制

1 2 0× 1 0 4 吨 /年加氢裂化装置冷高压分离器和循环氢分液罐筒体锻件超长、超大 ,采用抗氢钢1 6MnR(HIC)制造 ,技术要求非常高 ,达到了二重现有设备的制造极限。我们在工艺上采用纯净钢冶炼 ;上下球面镦粗 ,预扩孔—最终扩孔、拔长—扩孔砧扩孔等超大型薄壁筒体的锻造 ;卧装、卧淬的热处理等制造技术 ,以及合理的热处理工艺参数 ,成功制造了三件筒体锻件。

16MnR(HIC)抗氢钢的评定试验与首次压力容器焊接

中石油重点工程的土库曼斯坦阿姆河右岸天然气处理厂配套的压力容器均由四川油建容器厂制造,其中脱硫脱碳装置的核心设备是四台胺液吸收塔。该设备规格P6.49 MPa,DN 3000×29622,工作介质为高含量S2H、CO2及MDEA溶液,有强烈的硫化氢应力腐蚀开裂倾向,主体材料壁厚72mm和80 mm的16MnR(R-HIC),熔炼分析:w(S)≤0.003%,w(P)≤0.015%,w(Mn)=1.20%～1.35%,且受压元件和对接焊缝应具备抗HIC和SSC性能。四川油建容器厂首次焊接16MnR(R-HIC)压力容器,选择了满足抗氢钢焊接的焊接材料,按照JB4708标准做了六个焊接工艺评定,抗HIC、SSC性能试验合格,满足产品要求和完成制造,至今设备已安全运行三年。

夹杂物对16MnR(HIC)钢板抗氢致开裂的影响

HIC test and inclusion analysis are carried out to 16MnR heavy and medium plate with different S contents.The result show that HIC sensitivity of 16MnR reduces is excellent when the S content(sulphide inclusion).HIC resistance is excellent when the S content is not greater than 0 005 while the decrease of indusion A is obvious and inclusion is lower then class 0 5.

石化装置用16MnR(HIC)钢的焊接

评价了新型16MnR(HIC)钢的焊接性,从钢板的Pcm、Ceq以及焊接热影响区最高硬度值法等方面进行了分析;详细介绍了该钢在焊接过程中应注意的焊前准备、焊接规范等事项,同时研究了焊接线能量、退火温度、气割坡口和碳弧气刨以及焊缝返修对焊接接头的影响,并进行了16MnR(HIC)钢焊接接头的抗硫化物腐蚀开裂试验。

抗氢致开裂钢16MnR(R-HIC)在加氢装置中的应用

从氢致开裂(HIC)的腐蚀机理出发,结合洛阳分公司800kt／a柴油加氢精制装置中的循环氢压缩机入口分液罐的设计选材问题,阐述了抗氢致开裂钢16MnR(R-HIC)在加氢装置中的实际应用情况。对16MnR(R-HIC)、16MnR、20g在化学成分以及抵抗湿硫化氢腐蚀性能上进行了对比,并对应用抗氢致开裂钢的压力容器的制造检验要求提出较严格的要求。

Mn含量对16MnR (HIC) 钢埋弧焊缝的影响

对压力容器用16MnR （HIC）钢中Mn含量对埋弧焊焊缝组织与性能的影响进行研究，结果表明，当焊缝中Mn含量在1.8~2.0之间时，焊缝金属的力学性能以及抗氢诱导裂纹性能能够满足使用要求；当焊缝中Mn含量达到2.2时，焊缝金属组织中出现了无碳贝氏体，降低了焊缝的低温韧性。

FCAW在16MnR(HIC)抗氢钢压力容器中的应用

介绍了将FCAW用于16MnR(HIC)钢压力容器的制造工艺。采用了高质量焊接材料和适当的焊接规范参数范围,焊接工艺评定试验结果完全满足产品制造技术条件要求;在产品焊接过程中,通过焊接操作和焊接工艺的控制,使焊缝通过100%的超声波探伤、射线探伤以及水压试验。

提高大型厚壁容器16MnR及16MnR(HIC)钢力学性能的研究

为实现300 mm厚大型冷高压分离器制造,本文对16MnR及16MnR(HIC)厚壁容器钢化学成分、材料特性、热处理工艺进行了系统性试验。试验证明,通过采用合理的热处理工艺,调整碳当量,可以生产出符合技术要求的306 mm以下大型16MnR(HIC)和16MnR厚壁钢冷高压分离器锻件。

夹杂物对16MnR(HIC)抗氢致裂纹的影响

对不同硫含量的16MnR(HIC)中厚板进行HIC试验及夹杂物分析,结果表明:16MnR(HIC)的氢致裂纹敏痞性随S含量(硫化物夹杂)增加而增强,硫化物夹杂达到2.0级仅出现氢鼓泡,大于2.0级开始出现氢致裂纹以及氢鼓泡,小于0.5级抗氢致裂纹性能优良。

16MnR(HIC)钢在役设备焊缝缺陷修复过程研究

通过对16MnR(HIC)钢石化容器项目在役焊缝缺陷修复过程的研究,制定合理的修复方案及工艺流程,实现修复后焊缝的无损检测(100%MT、100%UT、100%TOFD)合格,满足设计及产品制造技术条件的相关要求。

16MnR(HIC)钢及其焊接试验研究

概述了16MnR(HIC)钢的由来,抗氢诱导裂纹产生的机理及16MnR(HIC)钢的力学性能。着重介绍了16MnR(HIC)钢的焊接条件及特殊要求。

16MnR液氨储罐应力腐蚀分析及防止措施

由于工作应力以及残余应力的叠加,液氨储罐焊缝处往往存在较大的拉应力,容易发生应力腐蚀破坏。在定期检验过程中发现液氨储罐焊缝处出现裂纹,采用光谱仪分析组织成分,金相显微镜观察微观组织,能谱分析腐蚀产物。结果表明罐的内表面横向裂纹多起源于焊缝和母材的融合线,主干裂纹和焊缝垂直多呈线性,分支呈树枝状,是典型的应力腐蚀裂纹特征。在液氨中可以添加水量(控制超过0.2%)作为缓蚀剂,使用温度不低于-5℃,以减少氧和二氧化碳的影响。

超大壁厚16MnR钢焊后局部电磁感应热处理有限元仿真研究

基于Ansys软件建立了超大壁厚16MnR钢圆筒形构件环形对焊后的仿真模型和试验件仿真模型,首先对试验件进行温度场模拟计算,结果与试验数据吻合良好,验证了仿真程序与参数的精确性和可靠性。运用同样的模拟仿真方法和参数对超大壁厚16MnR钢圆筒形构件仿真模型进行温度场和应力场模拟计算,获得加热宽度和保温宽度最优参数值;应力场模拟计算中发现升温阶段内壁产生压应力而外壁产生拉应力,温度降至室温时内壁产生拉应力而外壁产生压应力,提高加热宽度且内外壁双侧加热可有效降低局部热处理引入的残余应力。

16MnR钢在不同条件下的疲劳裂纹扩展规律

采用压力容器用16MnR热轧钢不同缺口尺寸、不同厚度的紧凑拉伸(CT)试样,进行了不同温度、不同应力比条件的一系列疲劳裂纹扩展实验,得到了相应实验条件下的疲劳裂纹扩展速率.讨论了高温环境、缺口半径、应力比及试样厚度对疲劳裂纹扩展行为的影响规律.结果表明:16MnR钢在环境温度为150和300℃时的疲劳裂纹扩展速率比25和425℃时低,300℃时疲劳裂纹扩展速率最低,300℃以上时随温度的升高裂纹扩展速率增大;缺口半径的大小对初期疲劳裂纹扩展有较大的影响;应力比对16MnR钢的疲劳裂纹扩展行为没有影响;疲劳裂纹扩展速率随试样厚度的增大而增大.

加载速率、缺口几何和加载方式对16MnR钢解理断裂行为的影响

通过实验和有限元(FEM)计算研究了加载速率、缺口几何和加载方式对16MnR钢解理断裂行为的影响.结果表明,该钢的解理断裂机理及相应测得的细观解理断裂应力σf和宏观解理断裂应力σ_F不随加载速率、缺口几何和加载方式发生变化.不同缺口几何和加载方式试样的缺口韧性随加载速率的变化可以通过判据σ_(yymax)≥σF预测.σ_(yymax)为缺口前的最大正应力,可通过有限元计算得到.σ_F可作为一个工程缺口韧性参数用于含缺口类缺陷的结构完整性评定中.钢的σ_F值可用Griffiths-Owen缺口试样在一个温度和加载速率下获得.

压力容器钢16MnR在地震载荷下的低周疲劳性能

用模拟强震下的高应变低周疲劳及Ｅｌｃｅｎｔｒｏ地震波谱对常用压力容器钢１６ＭｎＲ的疲劳性能作了试验研究。

16MnR钢在不同应力比下的疲劳裂纹扩展的试验研究及模拟

采用3.8 mm厚带有圆形缺口的CT试样,研究了16MnR钢在不同应力比的恒幅循环载荷作用下的疲劳裂纹扩展。开发了一种基于疲劳损伤的方法来模拟疲劳裂纹扩展速率。将16MnR钢的循环塑性本构模型通过用户材料子程序UMAT嵌入到ABAQUS中。把有限元计算得到的疲劳裂纹尖端附近区域的弹塑性循环应力应变结果,代入到疲劳损伤模型中,得到每个加载循环在裂尖各点产生的疲劳损伤值。通过疲劳损伤准则,导出疲劳裂纹稳定扩展速率的计算公式。疲劳裂纹扩展试验验证了模拟结果。实验结果和模拟结果都表明,该试样厚度下,应力比对裂纹扩展速率几乎没有影响。