2.25Cr-1Mo-0.25V钢制板焊式加氢反应器的研制

通过国内最厚的2．25Cr-1Mo-0．25V钢制板焊式加氢反应器的制造，阐述2．25Cr-1Mo-0．25V钢厚钢板性能、厚壁筒节的成形及焊接、热处理等工艺过程，从而扩大了我国板焊式压力容器的壁厚界限，也为类似产品的设计选型提供了借鉴。     

工业用钢2.25Cr-1Mo与2.25Cr-1Mo-0.25V的性能对比分析

主要从化学组成、力学性能及焊接性能等方面阐述工业用钢2．25Cr-1Mo与2．25Cr-1Mo-0．25V的性能差异,通过分析．表明2.25Cr-1Mo-0．25V钢在一定的焊接条件下具有良好的焊接性,其抗回火脆化性能能力远优于2．25Cr-1Mo钢。     

2.25Cr-1Mo-0.25V钢焊缝不同后热状态下的力学性能

对2. 25Cr-1Mo-0. 25V钢焊后经不同规范的消氢或中间消应处理的焊缝力学性能进行检测。结果表明,对于该钢的焊接接头,焊后经350℃×4 h(DHT)与660℃×3 h(ISR)两种状态的综合力学性能相近,说明两种状态下,焊缝金属抵御低韧性的危害和防氢致裂纹的效果相当。在一定的条件下,为采用消氢替代中间消应热处理提供了借鉴。应该强调的是:这两种热处理均达不到改善接头力学性能的要求,只有经过最终PWHT,方可满足设计要求。     

2.25Cr-1Mo-0.25V钢大直径封头拼缝的性能试验

通过对2.25Cr-1Mo-0.25V钢大直径封头采用埋弧焊(交流)方法拼接后整体热成形,再经正火(水加速冷却)+回火恢复材料性能热处理和模拟焊后热处理后的性能试验,表明封头拼缝的力学性能、抗回火脆化敏感性和高温持久试验均满足ASME BPVC.Ⅷ.2及API 934-A规范要求。同时,对封头本体拼缝取样进行各项性能检验,证明该封头拼缝的制造工艺合理可行。     

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。     

2.25Cr-1Mo-0.25V钢加氢反应器的研制

2.25Cr-1Mo-0.25V钢是当前设计温度454℃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2.25Cr-1Mo-0.25V钢锻焊结构热壁加氢反应器制造技术。     

2.25Cr-1Mo-0.25V钢制加氢反应器用埋弧焊焊材试验研究

通过对2.25Cr-1Mo-0.25V钢用国产与进口埋弧自动焊焊材,用模拟件进行焊接试验,从焊接工艺性、化学成分、硬度、力学性能以及回火脆化等各项性能进行对比分析,结果表明,在相同的焊接参数和热处理条件下,国产焊材焊接工艺性良好,各项力学性能与进口同类焊材相当,能够满足2.25Cr-1Mo-0.25V钢焊接技术要求.     

2.25Cr-1 Mo-0.25V纯净钢筒体锻件的工艺与性能

为了制造千吨级煤液化反应容器,满足更高温度(482℃)和更高的强度等级(σ0.2≥415MPa),减少简体锻件的重量,在原采用的2.25Cr-1Mo钢的基础上,开发出了加V钢.针对煤液化装置(或大型热壁加氢反应器)用2.25Cr-1Mo-0.25V纯净钢筒体锻件的特点及理化性能要求,分析了冶炼、锻造、热处理等工序的难点,在进行大量的国内、外资料查寻以及材料和工艺试验的基础上,制定出并实施了制造工艺,经过简体锻件的解剖及理化检验,证明所采用的工艺方法是非常有效的,完全满足煤液化装置用钢2.25Cr-1Mo-0.25V的质量要求.     

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。     

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2.25Cr-1Mo-0.25V钢埋弧自动焊最合适的焊丝与焊剂。     

2．25 Cr－1 Mo和2．25 Cr－1 Mo－0．25 V钢加氢反应器材料和制造经验

介绍了ASME规范和API标准对2．25Cr－1Mo钢和2．25Cr－1Mo－0．25V钢材料和制造方面的规定,梳理总结了国内外专利商技术文件对2．25Cr－1Mo钢和2．25Cr－1Mo－0．25V钢焊材和母材在回火脆性、力学性能、再热裂纹等方面的要求。     

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。     

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。     

2.25Cr-1Mo钢封头拼缝的性能研究

2.25Cr-1Mo钢封头拼接采用自动焊方法焊接,焊丝和焊剂选用US521S配PF200。封头在热成形后,经正火+回火恢复材料性能热处理和焊后退火处理,焊缝力学性能和抗回火脆化性能均能满足工程要求。通过见证件的解剖检验,表明该制造工艺可用于产品制造。