压力容器用12CrMo1R钢板的研制

f 一 2 J 第 3 卷第 1 期 宽厚板 试验研究 压力容器用 1 2 C r 2 Mo l R钢板的研制 杨海林王祖芳 ( 舞阳钢铁公司钢研所) 丁 H 牛 f 6 2 j3 文 介 绍 了 1 2 c 2M 。 LR 钢 板 的 生 产 工 艺 和 性 能 ，详 细 地 研 究 了 钢 板 热 处 理 工 艺 与 组 织 及 性 能 的 关 系 锕板在较宽的回火参数范日内均能得到良好的性能 对 1 2 C r 2 M。 1 R钢板的抗层状撕裂性能和抗回 火脆化能力的研究证实均能满足临氢设备用 2 2 5 C r t M o 钢板的技术要求。 关 蠢 调曼 塑 塑 垦 鲤 堕塑处瑚 。 Re s e a r c h a n d De v e l o p me n t o f 1 2 C r 2 M o 1 R Pl a t e Us e d f o r Pr e s s u r e Ve s s e l Ya n g Ha i l i n， W a n g Z u f a n g ( S t e e l Re s e a r c h I n s t i t u t e o f Wu y a n g I r o n a n d S t e e l C o ) Th e a r t i c l e d e s c r i b e s t h e p r o d u c t i o n p r o c e s s a n d p r t i e s o f l 2 c f 2 Mo 1 R p l a t e ， a n d s t u d i e s i n d e t a i l t h e r e l a t i o n s h i p b e t we e n h e a t t r e a t i n g p r o c e s s s t r u c t u r e a n d p r o p e r t i e s o f t h e p l a t e Ex c e l l e n t p r o p e r t i e s o f t h e p l a t e c a n b e o b t a i n e d i n t h e wid e r r a n g e o f t e mp e r i n g p a r a me t e r s S t u d y o f l a me l l a r t e a r i n g a n d t e mp e ri n g e mb r i t t l e me n t r e s i s t a n c e o f1 2 D2 Mo 1 R p 】 a t e s h o w a t h a t t h e t e c h n i c a l r e q u i r e m e n t f o r 2 2 S Cr I Mo p l a t e u s ed i n e q u i p me n t c o n t a c t i n g h y d r o ge n c tn b e me t Ke y_ n nh Pr e s s u r e v e s 墨 e 1 S t e e l p l a t e，Re s e a x c h a nd d e v e l o p me n t 1 前言 1 2 C r 2 Mo l R是我国压力容器标准化委 员会 制定的 GB 1 5 0 8 9标准中的铬铝台金钢之一。 主 要用于制造压力容器 。 我公司于 1 9 9 4 年开始试制生产该钢种， 生产 1 O 6 0 mm厚钢板约 2 0 0余吨 生产检验证明： 钢 板亿学成分稳定， 钢 中 P 、 S等杂质含量少， 具有 良好的强韧性配合。 本文将介绍 1 2 C r 2 Mo l R钢的生产工艺和性 能， 并着重研究热处理对钢板组织和性能的影响 及有关回火脆化倾向的研究。 2 主要技术要求 2 1 化学成分( 熔炼分析) 应符台G B 1 5 0 -8 9 标 准之规定( 见表 1 ) 。 2 2 冶炼方法 采用电炉+炉外精炼冶炼。 丧 1 1 2 C r l Mo l R钢他半成分( wt ) 2 3 钢板的力学及工艺性能( 见表 2 ) 表 2 1 2 C r 2 Mo I R钢板力学及工艺性能 2 4 钢 板表 面质量、 尺寸、 外形和重量应符 合 G B 6 6 5 4 之规定。 并逐张进行超声波探伤， 其结果应符合 J B 4 7 3 0 9 4 标准中 I 级的规定( 1 O mm钢板不探 伤) 。 维普资讯 1 8 1 9 9 7 年第1 期 3 生产工艺漉程 电蕾炉j 台 捧 L P炉精蒜 I 健 钳健鹱狰 锕健加热一 !二 竺 羔 ： 三 竺 苎 ： 苎 情 理 - 加 热 轧 艋 锕 扳 謦 磨 L ( 一 次成 材) 轧扳 锕 板扩喜 一J 恫 清理 撵伤 锕扳热处理 切翻 取样 性能检验 成品库 4 生产结果及分析 4 1 熔炼分析结果( 见表 3 ) 及分析 丧 3 1 2 C r 2 o l R铜熔炼分析结暴 护 C 鬟M-P S c t M C s N i J 4 0 e S L - I 0 I 0 1 1 0 0 0 41 翻 仉I 蚺 蛄 0 9 1 L o 1 5 0 - 1 8 o I o 舯 O 0 Z土 2 |o 0 怕 o I O S 9 5 0 9 Z 2 L 仉 1 9 0 1 6仉6 0 0 0 0 9 0 0 0 2厶 2 9 1 0 0 m l l 0 0 6 钢的化学成分控制得较好， 除 9 4 0 6 8 2 L炉中 S i 、 P较高外， 其余两炉 ( 9 5 0 9 1 9 L和 9 5 0 9 2 2 L ) 通 过改进冶炼工艺， 强化工艺措施， 使钢中S i 、 P控 制达到了 s i O 2 o ， E P 3 0 0 1 2 临氢设备 用 2 2 5 C r 一1 Mo钢的要求。 4 2 性能检验结果( 见表 4 ) 及分析 生产中共检验了 1 0 、 1 2 、 1 4 、 1 8 、 2 0 、 3 2 、 4 0 、 4 2 、 5 5 、 6 0 等 1 0 个规格， 3 2 批钢板， 其各规格性能 情况见表 4 表 4 1 2 C r 2 Mo l R钢板室温力学爰工艺性能 采用小试 直1 2 m m馆拉冲击试 采用G I I 6 S 4 标中蕾惮s x I O 5 S m m 冲击t栩应牛千均 tI 5 5 J 十tI I 1 由表4 可见： 钢板具有较好的强韧性配台， 同 标准要求相比， 其力学性能有较大的富裕量。 其平 均值 叮 I 在 4 5 7 0 MP a之 闻 “ 在 5 6 5 6 7 0 MP 8 之间j 氐在 2 0 3 0 之间； 冲击功在 1 7 2 2 7 3 J 之闻， 是要求的5 5 倍以上。 4 3 超声波探伤 除1 0 m r n钢板不要求探伤外， 其余钢板逐张 经超声波探伤均符合 B 4 7 3 O - - 9 4 标准 1 级要求。 5 t 爵蠢 5 1 - I 板帕实荐幢蠢 夹 置囊氲辍 对 9 5 0 9 1 9 L 和 9 5 0 9 2 2 L 炉 的 三批 钢 板 (GG C5 4 1 2 6 1 2 ram， G GC 5 4 1 3 4 1 8 ram和 G C 5 4 1 4 8 2 0 ra m) ， 进行了实际晶粒度、 夹杂物及 显微组织检测， 其结果见表 5 。 表5 1 2 C r 2 Mo l R钢夹杂物、 晶粒度和显微组织 批号 夹杂物 晶 粒 显傲组甥 G GC 5 4 1 2 6 0 1 0 1 5 1 5 9 0 回止贝氏体 +少量铁索体 G GC 5 4 1 3 4 0 0 1 0 1 5 8 0 回止贝氏体 G C 5 4 1 4 8 0 0 0 5 1 0 8 5 回止棠氏体 从结果看出： 钢中夹杂物较少， 最多为 1 5 级， 且钢板实际晶粒细小， 晶粒度达 8 0 9 0 。 回 火充分的钢板显微组织为回火索氏体； 回火不充 分的钢板其显微组织为回火贝氏体， 有时有少量 铁素体产生。 5 2 热处理工艺对 1 2 C r 2 Mo l R钢板组织和性 能的影响， 我 们选用 了 9 4 0 6 8 2 L炉 1 4 ra m 和 5 5 ram厚钢板进行了不同回火参数的热处理。 其 结果见表 6 。 衰6 1 2 C r 2 Mo l R相目火量对力拳性蕾的影响 由表 6 可知， 随着回火参数的增加， 钢板 、 巩呈下降趋势， 延伸率呈上升趋势， I巾 击功先升高 后下降其显擞组织见照片 1 6 由照 片知 I C r 2 Mo l R翻正火圊火后金相组织为贝氏体固 火组织和步t先共析馁素体 1 4 m m- I 板直小。 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 宽厚板 正火后冷却速度快， 钢板中只有极少量的先共析 铁索体( 照片 1 和2 ) ， 而 5 5 m m则因钢板较厚， 冷 速较慢， 组织中出现了较多的先共析铁索体( 照片 3 和 4 ) 。 回火参数较低的 1 4 ra m( P 一1 9 3 2 ) 和 5 5 m m ( P 一1 9 8 0 ) 的金相组织上还局部保留了贝氏体 原始形貌( 照片1 和3 ) 。 同力学性能相对应， 在回 火不充分的情况下， 抗拉强度 均超过标准上 限， 而延伸率均偏低， 1 4 ra m的延伸率还达不到标 堆( I 8 ， ) 采 经 充分 回火后 ， P一2 0 5 4 mm、 1 4 ram、 5 5 mm 的金相组织均为回火索氏体， 且组织均匀( 见照片 2和 4 ) 。对照力学性能， 经充分 回火的 1 4 ram和 5 5 ra m钢板性能 o I 、 均大幅度下降 而延伸率 上升了6 个百分点以上。 再增加回火量后， 1 4 ra m( P 一2 1 2 0 ) 和5 5 ra m ( P 一2 1 0 O ) 金相组织在回火索氏体中， 出现了正 明显长大的颗粒状碳化物而同时， 、 继续下 降， 延伸事进一步上升， 韧性变差 照片 l 1 4 ra m回火参数 P =l 9 3 2 5 0 0 X 照片 2 1 4 ra m回火参数P ：2 0 5 4 5 0 0 照片3 5 5 ra m回火参数P I g 8 O 5 0 0 X 照片4 5 5 m回火参数P =2 0 5 4 5 0 0 X 上述试验结果表明 舞钢生产的 1 2 C r 2 Mo l R 铜板， 不论铜板厚薄。 当回火参数控制在 2 0 0 5 2 l _ l O 范围内时， 均能获得较佳的强韧性配台， 并 有较大的膏格量 5 3 抗层敞撕裂性能 我们选用了9 4 0 6 8 2 L炉G C H 4 3 8 6 7 批6 0 ra m ( 最卑) 钢板怍厚度拉伸检验， 结果如下 均值 一6 8 5 ， 最小单十值 一6 4 检验结果表明舞铜生产的 1 2 C r 2 Mo l R钢板 具有良 好的抗层状撕裂性能。其值远远超过最高 等级抗层状撕裂钢 Z 3 5 的要求( 均值 3 5 ， 叽 最小单个值2 5 ) 。 厚拉断口为典型杯锥状断口， 四周为剪切唇 中河为纤维状断口电镜观察纤维区为大小不等 的等轴韧寓( 见照片 5 ) 。 维普资讯 w w w . b z f x w . c o m 2 0 1 9 9 7 年第 1 期 照片5 厚拉断口轩维医断口形辊 5 4 抗回火脆化能力评定 5 4 1 两十系数 J 、 x 大量试验研究表明， 产生回火脆性的根本原 因是台金钢在一定温度回火、 回火后冷却或时效 过程中P 、 S n 、 S b 和 A s 等有害元素在奥氏体晶界 处偏橐， 降低了F e 原子在晶界的结台力当经受 外部载荷时， 发生脆性断裂 另处， 不同合盒元素 对有害元素在晶界的偏聚有不同的影响。 因此， 严 格控制钢中有害元素含量和合理控制合金元素含 量是提高钢的抗回火脆化能力的根本途径。国际 上通常用两个脆化当量系数 J 、 x值的高低来评 定钢的回火脆化敏感性。临氧设备用 2 2 5 c r 一 1 Mo钢要求 J 1 5 0 ， X 2 0 p p m。 为了评定舞钢生产的 1 2 C r 2 Mo l R钢团火脆 化敏感程度， 对有害元素进行了分析， 并对两个系 数进行计算， 结果见表 7 由表 3 和表 7 可知： 三炉钢的有害元素 A s 、 s n S b 基本相当， 但 S i 、 P含量对 J 、 x值影响较 大。 9 4 0 6 8 2 L炉在S i 、 P含量均偏高的情况下， J 、 x 值均能满足临氢设备用2 2 5 C r -1 Mo钢的要求， 特别是通过改进工艺后， S i 、 P音量均得到了较好 的控舸， J 、 x值也明显降低到进口实物水平。 说明 舞钢生产的 C r 2 Mo 1 R钢具有较好的抗回火脆 化能力。 寰7 1 2 C r Z M o l R一 r 謇 元素成分麓J 、i 簟 试 麓 蠢 虞 r c I 图1 1 4 ra m锕板阶冷前后系列冲击试验曲线 图2 6 o In m锕板阶降前后系列冲击试验曲境 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 宽厚板 2 l 5 4 2 回火脆性的测定与判别 我们选用了 1 4 ra m和 6 0 ra m钢板， 采用日 本 神户钢铁公司的步冷处理工艺进行处理 即： 材料加热 至 ,5 9 3 ， 保温 1小时I 炉冷至 ,5 3 8 ， 保温 l 5小时 炉冷至 5 2 4 ， 保温 2 4小 时； 炉冷至4 9 6 ， 保温 6 0 小时I 炉冷至4 6 8 V， 保 温 1 0 0 小时； 炉冷至 3 1 5 ， 出炉空冷 将经步冷处理与未经步冷处理的试样， 加工 成冲击试样， 作 8 个温度点系列试验， 并对其作冲 击功与试验温度的关系图( 图 1 和图 2 ) 由图中 分别 出冲击功为 5 4 J时的试验捏度 其结果见 表 8 衰0 l r 2 Me l R橱囊自火性舅毫结暴 试 验 结 果 表 明： 1 4 ra m