2.25Cr-1Mo+TP321厚壁复合钢容器的焊接

从焊接生产的实际出发,通过对2.25Cr-1Mo+TP321厚壁复合钢容器的焊接技术难点的分析,提出了一系列符合技术规范要求、工厂实际的焊接工艺评定方法及焊接工艺措施;介绍了针对复合钢板基才金属2.25Cr-1Mo珠光体耐热钢采用先进的双丝窄间隙埋弧自动焊技术,并详细介绍了具有本厂特色的焊接滚轮架防串动及气-电联合加热技术进行珠光体耐热钢焊接预后热等技术措施,较成功的保证了2.25Cr-1Mo+TP321复合厚钢板焊接质量.

钠冷快堆蒸汽发生器用2.25Cr-1Mo钢热老化行为研究进展

中国实验快堆蒸汽发生器主要使用核级2.25Cr-1Mo钢制造。由于钠冷快堆中严苛的工作环境,蒸汽发生器传热管需要同时面对高温、高压差以及钠和水腐蚀等问题,其中部分问题引起蒸汽发生器的热老化行为,从而影响其寿命。本文调研了钠冷快堆蒸汽发生器用2.25Cr-1Mo钢热老化行为的主要影响因素,总结了开展2.25Cr-1Mo钢热老化行为研究的多种方法,提出了解决2.25Cr-1Mo钢热老化问题的措施,并对未来发展方向进行展望,以期为我国钠冷快堆蒸汽发生器部件的寿命评估和安全运行提供参考。

2.25Cr-1Mo钢焊缝裂纹现场返修工艺

加氢反应器是石油化工行业的核心设备,某石化装置2.25Cr-1Mo耐热钢制加氢反应器使用多年停车检修时,发现加氢反应器封头与筒体连接的环缝处有一横向裂纹。本文以该裂纹的现场修复为例,对2.25Cr-1Mo耐热钢的焊接性及裂纹产生原因进行了分析,通过对2.25Cr-1Mo耐热现场修复流程的制定与实施,总结了高效修复2.25Cr-1Mo耐热钢焊缝裂纹的工艺方法,为现场修复类似缺陷的加氢反应器提供了参考。

2.25Cr-1Mo钢回火过程中碳化物析出顺序的研究

采用化学相分析的方法研究了2.25Cr-1Mo钢粒状贝氏体组织在回火过程中碳化物的变化和析出顺序.结果表明,当回火参数为18140～22000时,试验钢中析出合金碳化物的类型为M2(CN),M6C,M4C3,Cr9C3以及M23C6;合金碳化物的析出顺序为M2(CN)→M6C→M7C3,Cr7C3→M23C6,而且这些合金碳化物的变化过程是一系列重迭的阶段.

残余奥氏体对2.25Cr-1Mo钢焊缝冲击性能的影响

比较2.25Cr-1Mo钢埋弧焊焊缝经过720℃保温2 h(工艺1)以及680℃保温12 h(工艺2)的冲击性能,结果表明热处理工艺1具有更好的冲击韧度;进一步测试工艺1接头液氮处理后的冲击性能,发现冲击韧度降低,推测残余奥氏体质量分数是造成这不同热处理工艺冲击性能差异的因素。采用振动样品磁强计和电子背散射衍射技术分别研究两种热处理试样的磁极化强度和相分布,获得了两种热处理工艺处理后焊缝金属的残余奥氏体质量分数,磁法测量表明焊后经工艺1处理后存在约3%左右的残余奥氏体,而经工艺2处理后残余奥氏体为0.2%;EBSD分析结果:工艺1的残余奥氏体质量分数为3.49%,工艺2的质量分数为0.18%,证实了焊缝中残余奥氏体质量分数的变化对冲击性能具有一定的影响。

2.25Cr-1Mo钢后续热处理中的磷偏聚行为

根据溶质晶界偏聚理论和原子扩散原理研究了2.25Cr-1Mo钢服役12年后磷晶界偏聚行为及脱脆处理工艺。采用俄歇电子能谱实验对溶质原子的晶界偏聚程度进行了测试分析。结果表明:对于已脆化的2.25Cr-1Mo钢,存在临界脆化温度,且脆化程度越高,临界脆化温度越低;高于临界脆化温度数小时的保温即可消除脆化现象,即2.25Cr-1Mo钢的脱脆速率远大于脆化速率。

2.25Cr-1Mo钢氢致裂纹扩展行为研究

采用电解充氢方法对2.25Cr-1Mo钢氢致裂纹扩展进行试验,并采用甘油测氢法测定了2.25Cr-1Mo钢发生裂纹扩展时钢中扩散的平均氢浓度。为了进一步了解裂纹尖端的氢浓度大小对裂纹扩展的影响,利用有限元软件对氢在2.25Cr-1Mo钢中的扩散过程进行模拟分析,系统研究了在应力-氢环境交互作用下裂纹尖端周围的氢扩散规律,并给出了裂纹扩展时裂尖局部位置的氢浓度大小。

作用应力对2.25Cr-1Mo合金钢回火脆性的影响

在146.7MPa的作用应力下,对加氢反应器材料2.25Cr-1Mo合金钢(%:0.15C、2.32Cr、0.95Mo、0.011S、0.009P、0.0068As、0.0035Sb、0.0079Sn、0.01V)进行468℃125h和400h的等温回火脆化试验。根据加氢反应器母材试块脱脆、脆化和应力作用3种状态冲击功和温度关系曲线,得出各状态回火脆性转变温度VTr54.2(℃)值和回火脆化度ΔVTr54.2(℃)。结果表明,温度和等温时间是导致材料回火脆化的主要因素,作用应力对2.25Cr-1Mo钢回火脆性的影响不显著。

基于主曲线方法确定2.25Cr-1Mo钢韧脆转变区的断裂韧度

针对运行了20万h的加氢反应器接管弯头材料2.25Cr-1Mo钢,测试了其低温拉伸性能、夏比V型缺口冲击功及断裂韧性;在此基础上,得到了其主曲线的参考温度,通过进一步预测得到了该钢在整个韧脆转变区的断裂韧度分布。结果表明:2.25Cr-1Mo钢主曲线的参考温度为-154℃;经过20万h的运行,该钢仍具有充足的韧性;验证了主曲线方法对非核电用2.25Cr-1Mo钢的适用性。

2.25Cr-1Mo钢母材及焊缝的回火脆化研究

应用平衡晶界偏析理论对不同运行时间的加氢反应器随炉母材2.25Cr-1Mo钢及焊缝试块进行分析,计算得出杂质原子P的晶界偏析量,并与回火脆化试验结果进行比较分析。理论计算与试验结果均表明,随着运行时间的延长,加氢反应器母材和焊缝的回火脆化量在逐渐增加,其中焊缝回火脆化量增长速度明显大于母材,焊缝的回火脆化情况比母材严重。对已运行10万h的加氢反应器而言,焊缝仍处于加速脆化阶段,母材的回火脆化逐渐趋于饱和。分析认为,平衡晶界偏析理论可以解释加氢反应器材质回火脆化现象。

2.25Cr-1Mo合金钢400℃下表面疲劳短裂纹群体演化行为研究及计算机模拟

依据 2 .2 5 Cr-1 Mo合金钢多种条件下表面疲劳短裂纹的实验分析结果 ,提出了一种表面随机分布短裂纹群体演化行为模型 ,模型计及了材料细观组织的障碍作用及裂纹相互之间的干涉效应。并用该模型对2 .2 5 Cr-1 Mo材料表面疲劳短裂纹萌生、扩展及合体的全过程进行了数值模拟分析 ,结果表明短裂纹统计数据的模拟结果与实验结果基本一致。

2.25Cr-1Mo钢焊接热影响区组织、韧性及其冷裂敏感性

采用热模拟及插销试验方法对 2 .2 5Cr -1Mo钢焊接热影响区的组织、韧性及冷裂纹敏感性的相关性进行定量研究与分析 ,提出了 2 .2 5Cr

2.25Cr-1Mo/奥氏体不锈钢堆焊接头熔合区碳的迁移及成分分析

异种钢焊接接头在焊接时或使用期间,发生失效的主要区域通常在熔合区。长期以来,异种钢接头熔合区一直是焊接工作者研究的重点。虽然国内外对异种钢接头的熔合区进行了大量的研究,但仍然有许多问题尚需进一步研究,尤其是基体为铸造组织的铸钢堆焊奥氏体不锈钢,其基体组织和成分的不均匀性也会对熔合区组织产生不利的影响。在此对在2.25Cr-1Mo钢上堆焊奥氏体不锈钢的焊接性试验的基础上,重点研究了堆焊接头熔合区碳的迁移及其成分分析,为正确指导大型汽轮机高压模块中分面堆焊以及类似产品焊接生产提供了理论依据。

应力作用下2.25Cr-1Mo钢中磷的晶界偏聚

对加氢反应器随炉运行试样在146.67 MPa的作用应力下,分别进行125、200和400 h的等温回火脆化试验,然后对试验后试样进行俄歇电子能谱分析试验(AES),得到有、无应力下杂质元素P原子的晶界偏聚量.结果表明:有应力作用下的P原子的晶界偏聚量要比无应力下的要低,且冲击试样的断口形貌与晶界P原子的偏聚结果相一致.导致加氢反应器材料2.25Cr-1Mo钢回火脆化主要原因是P原子在晶界偏聚所致,而作用应力对杂质P原子的偏聚有一定的影响,并且起到抑制作用,且随着保温时间的增加,这种作用不断加强.

复杂应力状态2.25Cr-1Mo钢的高温低周疲劳裂纹扩展规律

用带预裂纹的缺口试件研究2.25Cr-1Mo钢高温低周疲劳裂纹扩展规律,通过疲劳试验观察裂纹扩展寿命,应用ANSYS计算裂纹尖端应力应变分量和当量弹、塑性应变范围,利用当量J积分范围表征2.25Cr-1Mo钢在复杂应力状态下的低周疲劳裂纹扩展速率。结果表明:疲劳裂纹扩展速率da/dN与当量J积分范围ΔJf的关系不受试件缺口型式和加载应变范围的影响,用当量J积分来评价2.25Cr-1Mo钢的高温低周疲劳裂纹扩展规律是有效的。

长期高温使用后2.25Cr-1Mo钢焊接接头热影响区的蠕变损伤

对火力发电厂中在571℃使用约26万h后的2.25Cr-1Mo钢管焊接接头不同区域的显微组织进行了观察,重点对热影响区的蠕变损伤程度进行了分析。结果表明:该钢弯管焊接接头腹侧的热影响区主要为细晶组织,接近设计寿命时细晶区内蠕变孔洞面积占比约为0.8%,这可作为同种材料管道焊接接头蠕变失效的判据;细晶区内部还存在大量的MnS夹杂物,其附近多伴有孔洞和微裂纹,是影响焊接接头蠕变寿命的一个因素。

2.25Cr-1Mo合金钢回火脆化过时效现象的研究

研究了2．25Cr-1Mo合金钢在回火温度下时效处理时，发生回火脆化和回火脆化的过时效反偏聚现象。应用非平衡偏聚的动力学理论，确定了成分（％）为0．15C、2．32Cr、0．95Mo、0．009P的2．25Cr-1Mo合金钢在650℃1～40h回火时钢中磷的非平衡晶界偏聚规律。试验得出，2．25Cr-1Mo合金钢650℃磷非平衡偏聚的临界时间t。为20h，晶界磷的原子浓度，由初始状态的0．016％提高至最大值2．79％。根据试验数据进行的动力学计算，得出的计算曲线与试验结果吻合，验证了非平衡晶界偏聚空位-复合体模型的扩散机制。

2.25Cr-1Mo-0.25V钢焊缝与母材的性能试验研究

采用埋弧自动焊焊接2.25Cr-1Mo-0.25V钢,对母材和焊缝的化学成分、力学性能、回火脆化敏感性进行了测定和显微组织观察。结果表明,母材与焊缝金属的化学成分及综合力学性能虽然都满足技术要求,但是母材组织均匀细小,回火脆性最小;焊缝区域晶界上有黑色颗粒物聚集;焊接热影响区的组织不仅粗大,晶界也有黑色偏聚物,因此仍是薄弱环节。

2.25Cr-1Mo钢低温冲击性能和韧脆转变温度研究

对2.25Cr-1Mo钢进行了系列温度的夏比V型缺口冲击试验,通过冲击吸收能量和断口形貌研究了其低温冲击韧性和韧脆转变温度。结果表明,该钢管在高于-30℃温度时呈韧性断裂或韧脆性混合断裂,低于-30℃呈解理脆性断裂。其韧脆转变温度为-23.9℃。

Auger电子能谱分析方法及其在2.25Cr-1Mo钢回火脆性中的应用

介绍了Auger电子能谱(AES)分析方法、分析原理和试验过程,并对主要试验参数进行了讨论。同时,基于AES分析方法,对加氢反应器用2.25Cr-1Mo钢及其在步冷脆化和修正步冷脆化状态下进行AES分析试验。结果表明,2.25Cr-1Mo钢回火脆化机理是杂质原子P在晶界偏析所致,材料加速脆化的机理是材料中杂质原子P在晶界上不断偏析所致。