文摘丨Cr-Mo鋼容器制造工藝分析
摘自:仇志暉. 鉻鉬鋼壓力容器制造工藝分析. 中國化工裝備, 2002, 4(4)
注:本文主要是介紹幾個要點,更詳細的內容可參閱:
李亞江. 焊接冶金學——材料焊接性[M]. 第2版. 北京:機械工業(yè)出版社, 2016
Cr-Mo鋼具有很好的抗氧化性、熱強性,還具有良好的抗硫和氫腐蝕能力,在壓力容器中有著廣泛的運用。但Cr-Mo鋼在制造過程中容易出現(xiàn)焊縫的硬化和冷裂紋、熱影響區(qū)軟化,以及焊后熱處理的再熱裂紋、長期高溫使用的回火脆性。其中,由于Cr-Mo鋼含有較多的合金成分,淬硬傾向大,在焊接殘余應力的作用下,最容易出現(xiàn)焊縫冷裂紋。
1. 冷裂紋傾向
冷裂紋傾向可按碳當量Ceq近似判斷:
Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15(%)
Ceq值越大,鋼的淬硬傾向越強,越容易產生冷裂紋,一般Ceq>0.5%時,鋼就有明顯的淬硬傾向,需要預熱后才能進行焊接。
2. 再熱裂紋傾向
再熱裂紋又稱消除應力裂紋,一般發(fā)生在500~700℃范圍的加熱過程中,可用裂紋指數(shù)PSR來判斷:
PSR=1(%Cr)+1(%Cu)+2(%Mo)+10(%V)+7(%Nb)+5(%Ti)-2
Psr≥0時,就有可能產生再熱裂紋。焊后熱處理時,應確定合適的加熱速度。
3. 回火脆化傾向
在400~700℃高溫環(huán)境熱處理或長期運行過程中,Cr-Mo鋼的沖擊韌性明顯下降,這種現(xiàn)象稱之為回火脆性,可用脆性指數(shù)X來表示:
X=(10P+5Sb+4Sn+As)/100(ppm),X應至少不大于25ppm。
4. 制造工藝參數(shù)確定原則
焊接線能和預熱、層間溫度決定了焊縫金屬的冷卻條件,對焊縫顯微組織有很大影響。一般來說,相對較小的線能有利于提高焊縫冷卻速度,細化晶粒、改善顯微組織,提高沖擊韌性,降低回火脆化傾向。
另外,選擇焊材時應注意控制含碳量,以提高焊縫的抗裂能力;選用低氫型的焊條,并注意防止受潮。
適當?shù)?strong>預熱和層間溫度,可以延長焊接接頭在冷裂紋敏感溫度區(qū)間(100℃)的停留時間,有利于氫的逸出,減小焊縫的淬硬傾向,對于防止冷裂紋、再熱裂紋和回火脆化都有重要作用。但預熱和層間溫度以保證焊縫不產生冷裂紋為主,溫度過高容易使焊縫殘留奧氏體,這種組織在焊后熱處理有轉變成馬氏體的危險。
若不能及時進行焊后熱處理,應考慮進行消氫處理,在焊縫冷卻到100℃之前加熱到350~400℃,保溫一定時間,即有很好的消氫效果。
Cr-Mo鋼的焊后熱處理除了消除焊接殘余應力外,還可降低焊縫硬度、改善組織、提高接頭的蠕變強度和組織穩(wěn)定性等。焊后熱處理溫度可以GB/T 30583確定。
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