炼油厂设备腐蚀与材料选择材料科学工程科技专业资料.ppt

5.4 关于CrMo制设备堆焊层氢剥离问题 ① 堆焊层氢剥离现象的特征 从宏观上看，剥离的路径是沿着堆焊层和母材的界面扩展的，在不锈钢堆焊层与母材之间呈剥离状态，故称剥离现象，从微观上看，剥离裂纹发生的典型状态有沿着熔合线上所形成的碳化铬析出区和沿着长大的奥氏体晶界扩展的两大类。 ② 剥离现象产生的主要原因： 由于制作反应器本体材料的Cr-Mo钢和堆焊层用的奥氏体不锈钢具有不同的氢溶解度和扩散速度，使堆焊层过渡区的堆焊层侧出现了很高的氢浓度； 由于母材和堆焊层材料的线膨胀系数差别较大，在界面上存在着相当可观的残余应力； 由于制造中进行焊后热处理，在境界层上可能会形成沿融合层生长的粗大结晶。 ③ 影响堆焊层氢致剥离的主要因素 除金属材料本身的因素外，环境条件和制造工艺都将对堆焊层氢致剥离产生影响。 环境条件：操作温度、氢分压、冷却速度、反复加热冷却的循环次数。 制造工艺：主要是焊接方法、焊接条件和焊后热处理的影响。 ④ 防止堆焊层氢致剥离的对策 降低界面上的氢浓度； 减轻残余应力； 设法使堆焊层熔合线附近的组织具有较低的氢脆敏感性； 严遵守操作规程,尽量避免非计划的紧急停车； 在正常停工时应采取能使氢尽可能从器壁内释放出去的停工条件。 氢分压和温度条件对氢致剥离敏感性的影响 堆焊层氢致剥离评定 ASTM G146-2001 关键参数：试验温度；试验压力、冷却速度 评定依据 API RP934-A表3 表4 5.5 CrMo钢的回火脆性 ① 铬钼钢回火脆性的现象及特征 铬-钼钢的回火脆性是将钢材长时间地保持在343℃～593℃或者从这温度范围缓慢地冷却时，其材料的断裂韧性就引起劣化损伤的现象。它产生的原因是由于钢中的杂质元素和某些合金元素向原奥氏体晶界偏析，使晶界凝集力下降所至。 回火脆性对于抗拉强度和延伸率来说，几乎没有反映，主要是在进行冲击性能试验时才能观测到很大的变化。材料一旦发生回火脆性，就使延脆性转变温度向高温侧迁移。 ②. 影响铬钼钢回火脆性的因素（可逆回火脆性、二类回火脆性定义） 影响回火脆性的主要因素很多，如化学成分、制造时的热处理条件、加工时的热状态、强度大小、塑性变形、碳化物的形态、使用时所保持的温度等等。而且有些因素相互间还有关连，情况较为复杂 化学成分的影响 化学成分中的杂质元素(如P、Sn、As、Sb)和某些合金元素(如Si、Mn等)对回火脆性影响很大。 在工程应用上通常采用两个与化学元素有关的经验式来描述回火脆性的大小。 J-系数，J=(Si+Mn)×(P+Sn)×104 (%) J-系数中化学成分按重量百分比计； (X)系数，也称Bruscato系数，即 (X)=(10P+5Sb+4Sn+As)×10-2 ppm (X)系数中化学成分按ppm计。 热处理工艺的影响 热处理工艺，主要是奥氏体化温度及其奥氏体化后的冷却速度对回火脆性敏感性有很大的影响。 . ③ 回火脆性的评价 等温时效(Isothermal aging)处理，也即等温脆化处理。 阶梯冷却或步冷法(Step Cooling)处理，它在工程上被广泛地采用。 所谓阶梯冷却法就是将试验材料的试样置于回火脆化温度范围内阶梯式地进行保温与冷却(一般多是采用5个阶梯)，使它发生回火脆化的方法。 作为脆化度的定量表示，通常是通过采用2毫米V型缺口夏比试验获得的延性-脆性转变温度vTrs的变化量△vTrs或是以54J(相当于40英尺-磅)夏比冲击吸收功的转变温度vTr54的变化量△vTr54来表示。△vTrs或△vTr54越大，说明回火脆化度就越大。而且通常按下式来评定钢材(或焊缝)的回火脆化倾向。 vTr54 +α△vTr54 ≤ Х ℃ 式中： vTr54：脆化处理前V型缺口夏比冲击功为54焦耳时的对应温度，℃； △vTr54：按阶梯冷却工艺进行脆化处理后与处理