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。

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。

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。

2.25Cr-1Mo-0.25V钢高温流变应力的BP神经网络模型

以2.25Cr-1Mo-0.25V钢热压缩实验得到的数据为样本,采用BP神经网络的方法建立了以应变、应变速率、变形温度为输入和流变应力为输出的流变应力模型,并采用遗传算法优化了网络的初始权值和阈值。结果表明,利用BP神经网络建立的2.25Cr-1Mo-0.25V钢热变形人工神经网络模型的可行性较高,拟合程度是0.52%。该模型较精确地预测了2.25Cr-1Mo-0.25V钢的高温流变行为,为更加合理地制定热工艺参数提供了依据。

基于步冷试验的2.25Cr-1Mo-0.25V钢母材及焊缝回火脆化研究

对原始态、步冷态、脱脆态和脱脆步冷态2.25Cr-1Mo-0.25V钢母材及焊缝冲击试验结果进行分析,得到了母材和焊缝在不同状态下的韧脆转变温度vTr54.2和FATT以及脆化度ΔvTr54.2和ΔFATT。试验结果表明,步冷试验之后,母材发生较低程度脆化或脱脆现象,但是脆化度或脱脆度较低,表明母材具有良好的抗回火脆化性能;经脱脆试验后,母材和焊缝都发生较高程度的脱脆,表明材料的脆化主要是由于回火脆化引起的,脱脆试验使得材料的韧脆转变温度降低;脱脆步冷试验后,焊缝发生较高程度的脆化,焊缝对脱脆步冷试验的敏感性较高,脱脆步冷试验有效促进了焊缝的脆化。在相同脆化条件下,母材的脆化敏感性低于焊缝,焊缝更易发生脆化。

氢对不同回火脆态下2.25Cr-1Mo-0.25V钢母材及焊缝韧脆转变温度的影响

基于夏比冲击试验,获得不同脆化态、脱脆态和充氢态2.25Cr-1Mo-0.25V钢母材及焊缝的韧脆转变温度,定量评价材料的回火脆和氢脆倾向。由不同脆化态的韧脆转变温度发现:2.25Cr-1Mo-0.25V钢母材抗回火脆性能明显优于焊缝。充氢前后韧脆转变温度结果表明:回火脆化后的母材及焊缝的韧脆转变温度下降显著,同时脆化出现趋于饱和现象。根据充氢前后材料微观断口,对回火脆与氢脆协同作用机制进行探讨,发现回火脆化后,氢吸附于基体内析出的碳化物以及氢与杂质元素在晶界处的偏聚是材料脆化的主要原因。

2.25Cr-1Mo-0.25V钢焊材用Gleeble再热裂纹试验参数研究

2008年以来,为防止钒改进钢(2.25Cr-1Mo-0.25V)制加氢反应器出现再热裂纹,钒改进钢焊接材料均采用Gleeble再热裂纹试验确定焊缝金属的韧性储备。为研究Gleeble再热裂纹试验中的部分试验参数对试验结果的影响,对由钒改进钢制成的Gleeble试样进行一次焊接热循环模拟获取热影响区组织后,在不同参数值下进行Gleeble再热裂纹对比试验。试验结果表明,试样取样位置对试验结果影响较小,应变速率的变化对试验结果影响很大,保温时间在达到10 min之后对试验结果基本没有影响,为合理选择Gleeble再热裂纹试验参数提供了依据。

2.25Cr-1Mo-0.25V钢埋弧自动焊焊材对比试验

通过对三组埋弧自动焊焊材的对比试验 ,选出用于 2 2 5Cr-1Mo-0 2

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。

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。

石化容器用2.25Cr-1Mo-0.25V钢的CMT电弧熔丝增材制造工艺及组织性能研究

为探索大型石化筒体根部止口的制造新工艺,采用新研发的2.25Cr-1Mo-0.25V合金丝材,使用CMT电弧熔丝增材制造技术首次堆积2.25Cr-1Mo-0.25V直壁墙,探索增材后的最佳热处理工艺,以改善沉积态显微组织与力学性能。实验发现:增材成形的直壁件内部微观组织主要为板条贝氏体、粒状贝氏体和部分马氏体,堆积方向组织差异明显,显微硬度浮动剧烈,拉伸强度远高于母材,但断裂延伸率较低。对增材后的直壁件施加“消氢处理+去应力处理”和“模拟最小焊后热处理”,发现后者能将其塑性提升至与母材相当。根据显微组织分析,经过“最小焊后热处理”,沉积态的板条贝氏体和部分马氏体可转变成均匀分布的粒状贝氏体,组织间的各向异性显著降低。实验证明,应用新研发的2.25Cr-1Mo-0.25V丝材在最佳的CMT电弧熔丝增材工艺参数下成形直壁件并结合“最小焊后热处理”能够最大程度地改善显微组织和力学性能,最终满足石化容器筒体根部止口的服役指标。相比浇铸-锻造成形止口的工艺,开发的CMT电弧熔丝增材新工艺有望大幅节约生产成本,提高制造效率。