论文部分内容阅读
加氢反应器是一种Ⅲ类压力容器,服役条件苛刻,一般在10-25MPa高压、400～480℃高温、临氢及硫化氢等条件下工作,是加氢装置的核心设备。传统的加氢反应器多采用2.25Cr1Mo钢制造,随着渣油加氢改质工艺、煤加氢液化工艺的发展以及炼油装置日趋大型化,2.25Cr1Mo钢已经不能完全满足使用要求。2.25Cr1MoV钢具有更高的强度,更高的使用温度,更好的抗氢脆性能等,用来替代2.25Cr1Mo钢已成为发展趋势。2.25Cr1MoV钢中添加了适量的合金元素钒以及其它一些微量合金元素,比传统的无钒钢更难焊接,其焊接性更差,焊接时应考虑通过选择合理的焊接方法、焊接材料、焊接工艺及焊后热处理工艺等以解决四个方面的问题：第一解决焊接时易产生冷裂纹问题,第二解决热处理后易产生再热裂纹问题,第三解决焊接接头强度和硬度高,塑性和韧性差,综合性能差问题,第四解决焊接接头回火脆性问题。通过碳当量法理论分析和斜Y坡口焊接裂纹敏感性试验、焊接再热裂纹试验等,对2.25Cr1MoV钢焊接性进行了分析研究。得出结论：2.25Cr1MoV钢焊接前,最低预热温度≥170℃时,可有效避免焊接冷裂纹产生,焊接接头分别经650℃×2h、690℃×8h、705℃×8h和720℃×8h热处理后均未发现再热裂纹产生。通过对不同焊接工艺参数及不同焊后热处理规范下的焊接接头力学性能对比研究,确定了2.25Cr1MoV钢的最佳焊接及焊后热处理工艺为：采用窄间隙坡口,埋弧自动焊工艺,交流电源,焊材为US521H+PF500,焊丝直径Φ4.0mm,焊接电流I=480-540A,电压U=29-32V,焊接速度V=350-400 mm/min,每层焊接两道,单层焊缝熔敷金属厚度控制在3.0-4.0mm,焊接线能量控制在24.9～29.6KJ/cm,焊前预热≥180℃,控制层间温度在180～240℃间,焊后立即进行350℃×4h去氢处理,并进行705℃×8h焊后热处理。对试验获得的最佳焊接和焊后热处理工艺下的焊接接头性能进行了分析研究,通过在705℃×8h最小模拟焊后热处理和705℃×28h最大模拟焊后热处理工艺下的焊接接头常温及高温抗拉强度、屈服强度、焊接接头横向侧弯、显微硬度、低温冲击韧性、回火脆性等的研究,结果表明,采用本文所获得的焊接及焊后热处理工艺焊接2.25Cr1MoV钢加氢反应器,可获得满足标准及反应器制造技术条件要求的焊接接头。通过扫描电子显微镜对热处理后焊接接头的组织形貌进行了分析研究,母材区组织为均匀细小的粒状贝氏体组织,热影响区组织与母材基本相似,焊接后未发现明显的晶粒粗大,焊缝区组织为回火贝氏体+板条状铁素体,组织比较粗大且不均匀。通过本文的研究,确定了完全能够满足要求的焊接及焊后热处理工艺,为2.25Cr1MoV钢加氢反应器的研制奠定了基础。