（机械工程专业论文）225cr1mo025v钢板焊式加氢反应器的研制.pdf

中文摘要 论文题目：2 2 5 c r - l m o 一0 2 5 v 钢板焊式加氢反应器的研制 翥士萎撼纛墓名，幽：硕士生：潘晓栋( 签名) 匕翌幽： 指导教师：李晓红( 签名) 客! 垒羔三： 陈建玉( 签名)隧、0 4 0 ： 摘 随着国民经济的发展和环保要求和提高， 要 市场对石化产品的要求有了质和量上的双 重提高，加氢反应器是现代炼油工业的关键设备，临氢、操作温度高、压力大、使用条 件越来越苛刻，且伴随着设备大型化致使设备厚重造成的材料浪费，因而迫切期望能开 发出具有更高强度能更好地适应高温高压临氢环境下长期使用的压力容器用钢。为了适 应这种要求，因此要求我国尽快开发出性能优越的改进型c r - m o 钢，2 2 5 c r - 1 m o 一0 2 5 v 材料在这种情况下孕育而生，为了能制造出合格反应器，本研究对这种材料的制造工艺 进行了研究，并获得了理想的效果。通过大量试验研究了2 2 5 c r 1 m o 一0 2 5 v 钢的焊接、 热处理及材料性能并确定出最佳焊接工艺、母材热成型及焊后热处理工艺、制造工艺。 这些研究结果，为应用该材料制造加氢反应器奠定了扎实的理论和实际基础。 关键词：加氢反应器；2 2 5 c r 1 m o 0 2 5 v ；焊接工艺：热处理 论文类型：应用研究 英文摘要 s u b j e c t ：t h es t u d yo fi m p o r t a n tm a n u f a c t u r i n gp r o c e s so n2 2 5 c r - l m o 一0 2 5 vs t e e l h y d r o g e n a t i o nr e a c t o r s p e c i a l t y ： m e c h a n i c a le n n a m e ：p a n x i a o d o n g i n s t r u c t o r ：l ix i a o h o n g c h e nj i a n y u a b s t r a c t r e c e n t l y ，r e f i n i n ge q u i p m e n t sa r er e q u i r e dt ob ee n h a n c e di nb o t hq u a l i t ya n dq u a n t i t y ， w i t ht h ed e v e l o p m e n to fn a t i o n a le c o n o m ya n dt h ee n h a n c e m e n to fe n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n r e q u i r e m e n t t h es e r v i c ec o n d i t i o n so fh y d r o g e n a t i o nr e a c t o rw h i c hi st h ek e ye q u i p m e n ti n t h em o d e r np e t r o l e u mr e f i n i n gi n d u s t r y , a r em o r ea n dm o r es e v e r e ，i n c l u d i n gt h eh y d r o g e n e n v i r o n m e n t ，h i g ho p e r a t i n gt e m p e r a t u r ea n dh i g hp r e s s u r e f u r t h e r m o r e ，b e c a u s eo ft h el a r g e s c a l et e n d e n c y , t h ee q u i p m e n tw a l lt h i c k n e s sa n dt h ew e i g h ta r el a r g e ra n dl a r g e r , w h i c hc a u s e m a t e r i a l w a s t e s o ，an e wp r e s s u r ev e s s e ls t e e l ，w i t hh i g h - i n t e n s i t ya n da d a p t t ot h e a b o v e m e n t i o n e ds e v e r ee n v i r o n m e n t s ，i su r g e n tt ob ee x p l o i t e d i nt h ec i r c u m s t a n c e s ，w e h a v et oe x p l o i tam o d i f i e d s u p e r i o rp e r f o r m a n c ec r m os t e e lw h i c hi s2 2 5 c r 一1m o 一0 2 5 v i n o r d e rt om a n u f a c t u r eq u a l i f i e dr e a c t o r s ，t h i sa r t i c l eh a sr e s e a r c h e dm a n u f a c t u r i n ge n g i n e e r i n g o ft h i sm a t e r i a l ，e x p e r i m e n t e do n w e l d i n g ，h e a t t r e a t m e n ta n dm a t e r i a lp r o p e r t i e s ，a n dd r e wu p t h eo p t i m u mt e c h n o l o g yo nw e l d i n g ，t h e r m o f o r m i n go fb a s em e t a l ，p o s t w e l d i n gb e a t t r e a t m e n ta n dm a n u f a c t u r i n ge n g i n e e r i n g a l lo ft h e s er e s e a r c hr e s u l t sh a v el a i das t r o n g f o u n d a t i o nt oa p p l yt h i sm a t e r i a li nb o t ht h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a la s p e c t s k e yw o r d s ：h y d r o r e a c t o r s ，2 2 5 c r - l m o 一0 2 5 vs t e e l ，w e l d i n gp r o c e d u r e ，h e a tt r e a t m e n t t h e s i s ：a p p l y c a t i o ns t u d y 第一章绪论 第一章绪论 1 1 前言 随着国民经济的发展，市场对石油化工产品需求量日渐增多，同时由于环保的要求， 市场对石化产品的质量要求也在不断的提高，石油化工企业为适应市场的需求，为提高 出油率和油的品位，6 0 年代就开始采用“加氢”技术。加氢反应器是有机化学实验室和 实际生产过程中一件非常重要的设备，不仅可以用作加氢反应的容器，而且也可用 于液体和气体需要充分混合的场合。在化学制药方面有着广泛的用途，可作为产品 开发、有机化学制品和医药品研究的基础设备，还可用于定量分析工业过程中催化 剂的活性。 在石油炼制工业中广泛的存在加氢过程，除用于加氢裂化外，还广泛用于加氢 精制，以脱除油品中存在的含氧、硫、氮等杂质，并使烯烃全部饱和、芳烃部分饱 和，以提高油品的质量。在煤化工中用于煤加氢液化制取液体燃料。在有机化工中 则用于制备各种有机产品，例如一氧化碳加氢合成甲醇、苯加氢制环己烷、苯酚加 氢制环己醇、醛加氢制醇、萘加氢制四氢萘和十氢萘( 用作溶剂) 、硝基苯加氢还 原制苯胺等。此外，加氢过程还作为化学工业的一种精制手段，用于除去有机原料 或产品中所含少量有害而不易分离的杂质，例如乙烯精制时使其中杂质乙炔加氢而 成乙烯；丙烯精制时使其中杂质丙炔和丙二烯加氢而成丙烯；以及利用一氧化碳加 氢转化为甲烷的反应，以除去氢气中少量的一氧化碳等。 目前在我国炼油化工行业中广泛应用的力口氢”技术设备，主要为预加氢装置、加氢 催化裂化装置及加氢精制装置。 所谓加氢就是使分子量大的可燃性原料，在高温高压的条件下借助于催化剂与氢反 应，来制取分子量较小的各种石油产品。通过加氢，不仅可以减少或去除油品平均不纯 物质，提高石油产品的质量，而且还可以增加石油产品的生产率，液体体积生产率可以 达到1 0 0 。加氢技术不仅是提高石油产品质量和改善石油产品结构的二次深加工的先 进炼油工艺，也是衡量一个国家石油提炼水平发展的标志。石化装置用加氢反应器有三 种主要类型及反应条件： 1 加氢精制：主要目的是对油品进行改质，以提高产品的安定性及延长发动机等设 备使用寿命，减少对环境的污染。该工艺的反应条件一般为：压力仁8 m p a ，温度 3 2 0 _ 一4 0 0 ，介质为油气、h 2 s 和h 2 。 2 加氢处理；一般将重质油品转化为较轻的馏分，以去掉油品中有害的氮及硫等 杂质。较轻的馏分再进行二次加工，以获得高质量的轻质油，提高原油的利用率，增加 轻质油产率。工艺反应条件一般是压力为1 0 一1 8m p a ，温度3 6 0 4 5 0 ，介质为油气和 h 2 。 3 加氢裂化：将蜡油裂解成轻质油品，以获得高质量的石脑油、航空煤油及轻柴 西安石油人学硕十学位论文 油。产品收率高，经济效率极好，工艺反应条件一般是：压力1 5 2 0 m p a ，温度3 6 0 4 5 0 ， 介质为油气、h 2 s 和h 2 。 传统的加氢反应器采用2 2 5 c r - l m o 钢制造，随着世界石油工业设备向自动化、大型 化的方向发展，加氢反应器的尺寸也越来越大。原来一直被广泛采用的2 2 5 c r - l m o 钢难 以满足要求，而且采用2 2 5 c r - l m o 钢制造的反应器在长期使用过程中也暴露出了一些缺 点，如高温回火脆化、不锈钢焊缝的氯脆以及不锈钢堆焊层氢致剥离现象。此外，随着 设备的大型化，由于2 2 5 c r - l m o 钢的强度相对较低，致使设备的壁厚大幅度增加而采用 锻焊结构，但是大型锻件受国内、国际加工能力的限制，价格高，采购困难，采购周期 长，成为制约加氢装置大型化的瓶颈，不能满足石化工业发展的需求。相对大型锻件采 购困难的现状，厚钢板能大批量生产，便于采购，价格相对便宜，开发由厚钢板代替锻 件，制造厚壁板焊结构反应器具有重要的意义。另外设备重量也相应增加( 如单台重量 由2 0 0 6 0 0 吨，增加到1 2 0 0 吨) ，给设备制造、运输、吊装带来困难，且性能不能完全 满足要求。 在这种情况下，迫切期望能开发出具有更高强度、能更好地适应高温高压临氢工况下 长期使用的新材料。 为了保证加氢反应器在使用中的安全运行，必须充分保证其强度和韧性，而韧性尤 为主要。这主要是为了防止加氢反应器在使用中发生脆性断裂。因此加氢反应器的制造 材料也在不断地更新换代。因此，人们开始把目光转移到另外一种新的材料 2 2 5 c r - l m o 一0 2 5 v 上，这是因为2 2 5 c r - 1 m o 0 2 5 v 与普通2 2 5 c r - l m o 相比，有更高的 强度，更主要的是有更高的韧性，因为其抗回火脆化的3 个指标( j 系数、x 系数和 v t r 5 4 + 3 a v t r 5 4 ) 都高于普通2 2 5 c r - l m o 。因此，本论文对某生产的2 2 5 c r - l m o 0 2 5 v 加氢反应器的重点制造工艺进行了专门研究，使这种新材料的的应用能够更为广泛的了 解并推广应用。 1 2国内外研究概况 在炼油工业中，采用高温高压加氢精制技术已有近半个世纪的历史。随着加氢裂化和 加氢脱硫等工艺的改进，轻质油品需求量的增加，重质原料油的裂解精制，防止大气污染等 的需要，该项工艺技术在不断进步，带动了加氢精制装置和加氢裂化装置中的核心设备一 加氢反应器制造技术的改进提高和材料的更新换代。 日本制钢所从1 9 6 3 年开始正式制造加氢反应器，此后，它一直是世界上加氢反应器制 造量最多，技术发展最快的制造厂。早期的加氢反应器多数是用高强度c r m o 钢钢板( 少 数是用c r - m o 钢锻件) 为外层、以不锈钢复合钢板为内层焊接而成，这种结构不利于用超 声进行在役设备的检查，所以在1 9 7 0 年前后被内壁堆焊不锈层的板焊和锻焊结构所代替， 而且锻焊结构的反应器的比例逐年增多。随着炼油厂在役设备的定期检查中各种问题的 出现及其不断的研究解决，设计研究单位对设备材料与结构不断做出改进，使设备不断向 第一章绪论 高温、高压、大型化、长寿命方向发展。到目前为止，加氢反应器制造按技术、质量和改 进过程，可以划分为四个时代：第一代是引进期：( 1 9 6 5 1 9 7 2 ) 、第二代是改良期 ( 1 9 7 3 1 9 8 0 ) 、第三代是成熟期( 1 9 8 1 1 9 8 7 ) 、第四代是更新期( 1 9 8 8 现在) 。 第一代处于裂解、脱硫等石油炼制工艺的引进期，这个时期的特点是：反应器的封头 为拼焊结构；反应器壳体初期内衬不锈钢筒逐渐发展为后期用不锈钢的带极堆焊方法进 行内壁堆焊不锈层；反应器壳体材料用c r m o 钢钢板及锻件的j 系数没有要求；反应器 收口筒节( 下筒节) 通过锻造厚壁环经机械加工而成；，随着科研工作的深人到后期将 c r m o 钢锻件才用正火( 奥氏体化后水冷一用尽可能大的水冷强度) + 回火热处理工艺， 使锻件的强度达到了钢板的技术指标；冲击性能的试验温度为+ 1 0 。c 、验收指标a k v 5 5 j ( 允许一个最低怂4 7 j ) 。这个时期的反应器筒体最大壁厚2 6 0 m m ，单台最大重量5 0 0 t 。 第二代处于对第一代产品在制造中存在的问题和在使用中发现的损伤问题进行科研 攻关并得到解决的改良期，这个时期的特点是：反应器的封头为整体结构一用一张钢板 或一块锻板冲压成形；现场组焊技术开发研究成功，在第二代初期就得到了应用，解决了 5 0 0 8 0 0 t 反应器不能运输的问题，并建立了工地焊接、焊后热处理、射线检查、水压机 试验的现场施二 方法，这一时期用现场组焊方法制造的最大重量的反应器单台重为8 1 4 t ( 简体壁厚2 5 l m m ) ；在役设备的损伤主要表现之一的材料脆化造成脆性破坏事故，经 过研究分析导致事故的原因主要是c r m o 钢母材和焊缝有明显的回火脆化倾向性，通过 采用抗回火脆化效果较好的v c d 法冶炼的低硅c r m o 钢，并对钢材中的j 系数提出要求， 由初期规定的j 3 0 0 ( ) 过渡n j _ _ 5 5 j ( 允许一个最低钕4 7 j ) 。这个时期反应器简体最大壁厚2 8 2 m m ，单 台最大重量为1 1 5 0 t 。这个时期的特点：2 2 5 c r - l m o 钢反应器母材的j 系数冬1 8 0 ( ) ，回 火脆化倾向性评定v t r 5 4 + 2 5a v t r 5 4 _ 4 1 5 mpa ) ；并具有较高的抗高温蠕变性能，使材料的使用 西安彳i 油人学硕士学位论文 温度也提高一个等级( 4 8 2 。c ) ；具有较高的抗回火脆化能力、更好的抗氢侵蚀、氢脆和 氢致裂纹的能力、非常高的抗不锈钢堆焊层剥离性能【4 。 新型2 2 5 c r - l m o 钢的化学成分，机械性能，高温力学性能，及高温持久蠕变性能分 别如表2 3 ，2 - 4 ，2 5 和2 - 6 所示。其母材钢板的金相组织如图2 2 所示，主要为贝氏体 组织。在标准和规范巾，除在a s m ec o d ec a s e2 0 9 8 2 中对焊缝金属化学 成分明确做出规定外，其他各项性能没有特殊要求，故认为只要不低于母材 的各项要求即可。对焊缝金属化学成分应按表2 7 要求 表2 32 2 5 c r - lm o 一0 2 5 v 钢的化学成分要求( ) 成分 s ips cm nc rm o 标准 m a xm a xm a x a s m 匣 0 1 1 0 1 50 1 00 3 0 0 6 00 0 1 50 0 1 02 0 0 一2 5 0o 9 0 1 1 0 c o d ec a s e2 0 9 8 2 a s m e s a 5 4 2 mt y p edc i 4 a0 1 1 0 1 50 1 0o 3 0 0 6 00 0 1 50 0 1 02 0 0 2 5 00 9 0 1 1 0 j 1 s 郢1 7 0 1 0o 3 0 0 6 00 0 1 50 0 1 0 2 0 0 2 。5 00 9 0 1 1 0 s c m 0 4 v 、成分 t ibn i c un bc a v 标准m a xm a xm a xm a xm a xm a x a s m e 0 2 5 o 3 50 0 3 00 0 0 2 00 2 50 2 00 0 7o 0 1 5 c o d ec a s e2 0 9 8 2 a s m e s a 5 4 2 mt y p edc 1 4 a0 2 5 0 3 50 0 3 00 0 0 2 00 2 5o 2 0 0 0 70 0 1 5 j 1 s 0 2 5 0 3 50 0 3 50 0 0 3 00 4 00 4 00 0 70 0 1 5 s c m 0 4 v 表2 4 2 2 5 c r - lm o 0 2 5 v 钢板的机械性能 成分1 3 0 2o b v a k v - 3 0 a ( 1 8 0 0 ) 标准 ( m p a )( m p a ) ( )( )( j ) a s m ec o d e 5 4 三4 1 5 5 8 5 7 6 0 三1 8| c a s e2 0 9 8 2 m i n 4 8 a s m es a 5 4 2 m 5 4 4 1 55 8 5 7 6 018|d = 3 5 t t v n ed c l 4 a m i n 4 8 1 旦5 m m1 2 5 t j i sg 4 1 1 0s c m q 2 6 5 01 5 t 5 4 4 1 55 8 5 7 6 018 4 5 4 v 5 1 1 5 01 7 5 tm i n 4 7 1 5 02 t 第二章加氢反应器结构 、l 表2 5 2 2 5 c r 1m o 0 2 5 v 高温力学性能 4 5 4 4 8 3 堪验温度 0 0 2o b0 02 o b 标准 ( m p a )( m p a )( m p a )( m p a ) a s m ec o d e 3 3 8 4 6 l 3 3 0 4 4 5 c a s e2 0 9 8 2 表2 62 2 5 c r 一1m o 一0 2 5 v 高温持久蠕变性能 试验温度负荷应力破断时间 ( ) ( m p a ) ( h ) a s m ec o d e 5 3 82 0 7 9 0 0 c a s e2 0 9 8 2 400x(14t)400x(12t)400x(34t) 图2 2 厚度为1 4 0 m m 的2 2 5 c r - l m o 一0 2 5 v 钢母材金相 表2 7焊缝金属化学成分 焊接方法 c s im npsc rm o 手工电弧焊 0 0 5 0 15o 2 0 0 5 0o 5 0 1 3 0 0 0 1 5 0 0 1 52 0 0 2 6 00 9 0 1 2 0 埋弧自动焊 0 0 5 0 1 5o 0 5 o 3 5o 5 0 1 3 0 郢0 1 5 o 0 1 52 0 0 一2 6 00 9 0 1 2 0 氩弧焊0 0 5 0 1 50 0 5 0 3 5 o 5 0 1 1 0 0 0 1 5 郢0 1 5 2 0 0 2 6 00 9 0 1 2 0 vn b 0 2 0 0 4 00 01o 一0 0 4 0 0 2 0 0 4 00 010 0 0 4 0 0 2 0 一o 4 00 010 0 0 4 0 本课题研究以2 2 5 c r - l m o 一0 2 5 v 钢为主，通过一系列试验，研究了c r - m o v 钢的材 料性能，焊接性能和热处理性能，掌握了用该材料制造加氢反应器的工艺技术，制订出 了合理正确的制造工艺，为应用该种材料制造加氢反应器奠定扎实的技术基础。 西安石油人学硕士学位论文 第三章窄问隙焊接及热处理试验方法和结果 3 1 试验方法 3 1 1 试验所用的主要标准和规范 g b l 5 0 - - 1 9 9 8 钢制压力容器； g b t 2 2 3 5 1 9 9 7 钢铁及合金化学分析方法； g b t 2 2 8 2 0 0 2 金属材料室温拉伸试验方法； g b t4 3 3 8 2 0 0 6 金属材料高温拉伸试验方法； g b t 2 3 2 19 9 9 金属材料弯曲试验方法； g b t 2 2 9 1 9 9 4金属夏比缺口冲击试验方法； g b t 4 3 4 0 1 9 9 9 金属维式硬度试验； g b t 2 31 - 2 0 0 2 金属布式硬度试验； g b t 1 3 2 9 8 1 9 9 1 金属显微组织检验方法； g b t 6 3 9 4 2 0 0 2 金属平均晶粒度测定方法； g b t 1 0 5 6 1 1 9 8 9 钢中非金属夹杂物显微评定方法； j b 4 7 0 8 - - 2 0 0 0 钢制压力容器焊接工艺评定 j b t 4 7 0 9 2 0 0 0 钢制压力容器焊接规程 j b 4 7 3 0 - - - 2 0 0 5 压力容器无损检测； a s m es e c 一2a p p e n d i x2 6 ； 3 1 2 术语含义 q t - 一淬火+ 回火 n t _ 正火( 水加速冷却) + 回火 p w h t - 一最终焊后热处理 m a xp w h 卜可能达到的最大程度的焊后热处理 m i np w h 卜可能达到的最小程度的焊后热处理 s r 消除应力热处理 i s r 中问消除应力热处理 d h t _ 一消氢处理 s c 分步冷却脆化处理 m t _ 磁粉探伤 p t 渗透检测 u 卜超声波检测 c 卜化学成分分析 h b 布氏硬度 第三章窄间隙焊接及热处理试验方法和结果 h v 维式硬度 3 1 3 材料要求 根据图纸技术要求，2 2 5 c r - l m o 一0 2 5 v 母材的化学成分、显微组织及力学性能应满 足如下要求； 1 钢板的化学成分应符合表3 1 规定 表3 12 2 5 c r - 1m o 一0 2 5 v 钢板化学成分 cs im n p s c r 熔炼分析 0 】l o 1 55 0 1 00 3 0 0 6 05 0 0 1 05 0 0 1 02 0 2 5 产品分析 0 1 0 0 1 7 o 1 00 2 7 0 6 3 5 0 0 1 0 o 0 1 01 9 5 2 5 0 m ovc an ic ut i 熔炼分析 0 9 1 1 00 2 5 0 3 5 o 0 1 5o 2 5 0 2 0 5 0 0 3 0 产品分析 0 8 1 1 50 2 5 0 - 3 5 o 0 1 5 o 2 5 郢2 0郢0 3 0 bs bs na sn b 熔炼分析郢0 0 2 0 0 0 0 3 1 3 0 1 5 0 0 1 65 0 0 7 产品分析5 0 0 0 2 0郢0 0 35 0 0 0 1 55 0 0 1 65 0 0 7 2 回火脆化敏感性系数应满足 j = ( s i + m n ) ( p + s n ) 1 0 0 1 8 室温断面收缩率、i ， 4 5 夏比冲击功一1 80 c ( v 型缺口) j 平均f i t s 5 4 允许一个试样 4 7 高温拉伸强度o b ( 4 8 2 c ) m p a 4 4 5 高温拉伸强度c i b ( 4 5 4 c ) m p a 4 6 1 高温屈服强度o o2 ( 4 8 2 。c ) m p a 3 3 0 高温屈服强度o o2 ( 4 5 4 ) m p a 兰3 3 8 室温弯曲试验 弯曲1 8 0 0 无裂纹 西安石油火学硕士学位论文 4 回火脆化倾向评定试验 这是一种可在较短时间内使材料发生快速回火脆化的方法，全部热处理需几百h 。 目前应用较多的是如图3 1 所示的步冷热处理曲线。 i 暑。c 帮 7，、 、 ：” 0r0 0 1 - 一一一i 一 。- 一：鼍( n ) 冷j i 运霉：l7 ) o 銮7 ，、 ) 2 兰。c ，+ ，、( 3 ) 2 基，、 图3 - 1阶梯冷却( s c ) 脆化处理程序 选取8 个适当的试验冲击温度( 一8 0 。c 、一6 0 、4 0 。c 、一2 0 。c 、0 、2 0 、4 0 。c 、 6 0 ) ，进行夏比冲击试验( v 型缺口) ，步冷处理前后，在每个试验温度下各作冲击3 件，冲击试验试样的总数为( 3 x 8 x 2 ) = 4 8 ，求出3 个冲击值的平均值，绘出步冷前后冲 击功与试验温度的关系曲线如图3 2 。 冲击功( j )曲线 曲线 图3 - 2 夏比( v 形缺口) 冲击功与试验温度的关系曲线 技术要求：v t r 5 4 + 3 v t r 5 4 s o ，其中 v t r 5 4 一经m i np w h t 处理后的夏比( v 型缺口) 冲击功为5 4 j 时相应的转变温度： a v t r 5 4 一经m i n p w h t + s c 处理后的夏比( v 型缺口) 冲击功为5 4 j 时相应的转变 温度的增量，如图3 2 。 双) ! 。 毛吾汉_l 第三章 窄间隙焊接及热处理试验方法和结果 5 金相组织、奥氏体晶粒度 组织为贝氏体回火组织，奥氏体晶粒度兰5 级 6 硬度试验 沿钢板厚度方向进行，从表层开始，每隔1 0 r a m 测h v 一点，在试板断面处进行硬 度测量，各点硬度均不得超过2 3 5 h b 。 3 1 4 钢板母材在各种热处理状态下的综合力学性能试验 2 2 5 c r - l m o 0 2 5 v 钢是一种新型的压力容器用钢，对其热处理规范缺乏成熟经验。 通过查阅国内外相关标准、资料，认真分析该种钢的化学成分、金相组织，并紧密结合 我厂生产压力容器的工艺过程，确定了如下的热处理工艺试验内容。希望能通过这次试 验，获得比较合理可行的热处理工艺规范，以指导生产，满足设备制造的各项相关要求。 试验用材为法国优基诺集团提供的厚度为8 = 1 2 0 m m 的2 2 5 c r - l m o 一0 2 5 v 钢板，其 供货的热处理状态为q ( 9 8 0 。c ) + t ( 7 2 0 。c ) 。 3 2 母材的力学性能 3 2 1 供货态母材试验 1 化学成分分析 按照g b t 2 2 3 5 1 9 9 7 钢铁及合金化学分析方法检验，试验用2 2 5 c r - l m o 一0 2 5 v 钢 板化学成分见表3 3 。 表3 3试验分析的2 2 5 c r - l m o 一0 2 5 v 钢板的化学成分 cs im npsc r 0 1 50 1 00 5 40 0 0 90 0 1 02 3 0 m ova 1n ic ut i 0 9 80 3 00 0 5o 0 50 0 20 0 0 3 bs bs na s n b o 0 0 10 0 0 3 0 0 0 30 0 0 20 0 2 试验用2 2 5 c r 1 m o 一0 2 5 v 钢板各元素化学成分均满足表3 1 中的技术要求。 回火脆化敏感性系数满足 j = ( s i + m n ) ( p + s n ) x 1 0 4 = 7 6 8 1 0 0 x = ( 1 0 p + 5 s b + 4 s n + a s ) x l o = 1 1 9p p m _ 2 ，故从 该钢的化学成分计算知道，该钢具有较大再热裂纹敏感性。需要用下述试验对其评定。 2 直接试验法 采用斜y 型坡口铁研式试验。 ( 1 ) 试验方法： 试验完全按照g b 4 6 5 7 1 8 4 标准进行。 ( 2 ) 试验条件： ( a ) 试板母材：2 2 5 c r - l m o 一0 2 5 v 钢 ( b ) 焊接材料：神钢产c m a 1 0 6 h ( 0 4 0 r a m ) ( c ) 焊接方法：焊条电弧焊 ( d ) 焊接规范：焊接电流( i ) = 1 4 0 1 5 0 a 焊接电压( u ) = 2 2 2 4 v 焊接速度( v ) = 1 2 0 1 4 0 m m m i n ( e ) 在预热2 0 0 。c 条件下焊2 块试件进行试验，焊后经6 2 0 。c x 2 小时的s r 处理。 3 检测结果： 经断面检查，未发现任何热影响区的裂纹。表明用此焊接工艺及条件，可以防止再 热裂纹的产生。 暑jl 引1 驴z ，一一 ，。pc 一 西安彳i 油大学硕士学位论文 3 4 使用焊接性试验 在工艺焊接性试验的基础上，迸一步研究c r - m o v 钢的使用焊接性，即综合焊接方 法、焊接材料、工艺条件及焊后热处理等各种因素，来获得符合技术条件预定的焊接接 头力学性能等各项性能，从而为全面确定该钢的焊接工艺和热处理工艺，完成用该钢制 造产品实物作好技术准备工作的任务。 3 4 1 手工焊及自动焊试板各项性能试验 1 试验用母材 试验用钢为法国优基诺集团提供的6 = 1 2 0 m m 厚的2 2 5 c r - l m o 一0 2 5 v 钢，质证化 学成分数据( ) 、力学性能见表3 1 8 和3 1 9 。 表3 1 82 2 5 c r - 1 m o 0 2 5 v 钢的化学成分 c s im npsc r 0 1 4 30 0 6 5 0 5 3 0 0 0 30 0 0 2 4 2 3 0 m ova ln ic ut i 1 0 2o 2 90 0 2 50 0 4 40 0 2 00 0 0 1 bs bs na sn bc a 0 0 0 00 0 0 30 0 0 30 0 0 2o 0 1 9o 0 1 6 表3 1 92 2 5 c r - 1 m o 一0 2 5 v 钢的力学性能 热处理状态6 02 ( m p a ) 6 b ( m p a ) 6 ( )a k v ( 一1 8 ) ( j ) q + a q ：9 8 0 士1 0 。c 5 6 06 8 02 6 12 9 13 0 42 9 9 a ：7 2 0 土1 0 2 试验用焊接材料 选用同本神钢公司焊材进行试验，焊材的牌号及规格见表3 2 0 表3 2 0焊材牌号及规格 手! i ：焊条自动焊条 公司名称 牌号规格焊丝焊剂 u s 5 2 l h 日本神钢公司c m a 一10 6 h( d 4 0 q ) 5 0 p f 一5 0 0 q ) 4 0 3 试板坡口形式 共焊二对试板，全部采用不对称的双u 型坡口，图3 1 6 。 第三章窄间隙焊接及热处理试验方法和结果 i _ 7 一r 7 j 暑 i i 。? 7 。乏2 = l 。篡z j 弋f | i _， 一一 图3 1 6 焊接试板坡口图 4 焊接规范 手工焊时： 4 0 i = 17 0 18 0 au = 2 2 2 4 v v - - 14 0 16 0 m m m i n 5 0i = 2 1