2.25Cr1Mo钢焊条熔敷金属冲击韧性及步冷脆化规律研究
加氢反应器是炼油和煤化工等行业中的关键设备。经过多年的发展,我国加氢反应器的制造技术已日趋成熟,主壳体用的2.25Cr1Mo钢板材和锻件早已实现国产化,但配套焊接材料还主要依赖进口。国产2.25Cr1Mo钢焊接材料的低温冲击韧性不足、步冷脆化倾向较大,难以满足加氢反应器的制造要求。本文对焊芯和药皮粉料进行优化设计,重点研究了微量磷含量对焊条熔敷金属冲击韧性和步冷脆化的影响规律,在此基础上研制冲击韧性高、步冷脆性倾向小的R407C焊条,满足加氢反应器制造的技术要求。针对研发的R407C焊条研究了回火参数及焊接热输入对熔敷金属冲击韧性的影响规律,提出了推荐的焊接工艺参数范围。经过大量试验后固化焊条药皮渣系,通过控制焊芯中磷元素的含量,得到不同磷含量的熔敷金属。试验结果表明,熔敷金属中磷含量对低温冲击韧性有重要影响,在-30℃~-60℃范围,随着磷含量增加,熔敷金属的冲击功显著降低,在0℃以上及-80℃以下,磷对冲击功的影响降低;随着磷含量的增加,脆性转变温度在逐渐增加,熔敷金属-30℃冲击断口形貌从韧窝+准解理型断裂向解理+准解理型断裂转变。对磷含量为0.0038%熔敷金属进行不同回火参数和热输入试验研究,结果表明,回火参数在19.84~20.71时熔敷金属的冲击韧性稳定并且较高,当回火参数在20.97以上,强度及低温冲击吸收功明显降低并且稳定性也降低,因此R407C焊条较佳回火参数为19.84~20.71;随着焊接热输入的增加,熔敷金属强度和韧性降低,热输入小于等于18.68k J/cm时,熔敷金属显微组织中的贝氏体铁素体细小呈针状分布,其强度和韧性均达到最佳,当热输入增大到24k J/cm时,熔敷金属中大的块状铁素体含量较多,其强度和韧性均变差。不同磷含量熔敷金属步冷脆化试验结果表明,熔敷金属的低温冲击韧性降低,产生脆化,不同磷含量熔敷金属的回火脆化量不同。随着磷含量的增加,脆化量在增加,冲击断口形貌发生改变,沿晶断口形貌从无到有,并且其比例逐渐增加。采用俄歇电子能谱对断口杂质元素分布分析结果表明,熔敷金属中磷含量越高,晶界上磷元素的偏聚量越多,与冲击断口形貌分析结论一致。R407C焊条步冷后产生回火脆性的主要原因是杂质元素磷在晶界上偏聚造成的。
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