15ＣｒＭｏＲ鋼是石油化工設(shè)備常用的一個(gè)中溫壓力容器用鋼號(hào) ,特別是在臨氫環(huán)境中運(yùn)行時(shí) ,由于在較高的溫度和壓力下工作 ,其服役條件惡劣 ,因此要求材料具有較高的強(qiáng)度特別是高溫強(qiáng)度、良好的韌性及焊接性能。而焊后熱處理 (ＰＷＨＴ)則是15ＣｒＭｏＲ鋼制壓力容器制造過(guò)程中的重要工序之一 ,盡管焊后熱處理能夠消除焊接殘余應(yīng)力等有害影響、改善焊接接頭的性能[1] ,但對(duì)母材的性能亦有一定的影響 ,為此本文將介紹焊后熱處理工藝對(duì)15ＣｒＭｏＲ鋼板性能的影響。
2 試驗(yàn)材料及焊后熱處理工藝試驗(yàn)材料均取自工業(yè)性生產(chǎn)的鋼板。材料Ａ為電爐冶煉加爐外精煉、板厚 58ｍｍ的 15ＣｒＭｏＲ鋼板 ,材料Ｂ為轉(zhuǎn)爐冶煉加ＲＨ真空處理、板厚34ｍｍ的 15ＣｒＭｏＲ鋼板。( 1) 15ＣｒＭｏＲ鋼板的化學(xué)成分和力學(xué)及工藝性能如表 1、表 2所示。
表 1 化學(xué)成分 (質(zhì)量 % )ＣＳｉＭｎＰＳＣｒＭｏＣｕＮｉ15ＣｒＭｏＲ (ＧＢ6 6 5 4— 96 ) 0 12 / 0 180 15 / 0 40 0 40 / 0 70≤ 0 0 30≤ 0 0 30 0 80 / 1 2 0 0 45 / 0 6 0——ＳＡ387Ｇｒ12 0 0 5 / 0 170 15 / 0 40 0 40 / 0 6 5≤ 0 0 35≤ 0 0 40 0 80 / 1 15 0 45 / 0 6 0——材料Ａ 0 16 0 33 0 6 6 0 0 12 0 0 0 41 10 0 5 5 0 16 0 0 5 0材料Ｂ 0 15 0 2 5 0 5 40 0 10 0 0 0 5 1 0 10 5 2——
( 2 )焊后熱處理工藝對(duì)材料Ａ進(jìn)行的焊后熱處理工藝為 :ＰＷＨＴ①675± 14℃× 2 5ｈ ,升溫速度≤ 70℃ /ｈ ,4 0 0℃以下隨爐升溫 ,降溫速度≤ 10 0℃ /ｈ ,4 0 0℃出爐空冷 ;ＰＷＨＴ② 675± 14℃× 2 5ｈ ,升溫速度≤ 70℃ /ｈ ,4 0 0℃以下隨爐升溫 ,降溫速度≤ 10 0℃ /ｈ ,4 0 0℃以下隨爐降溫 ,2 0 0℃出爐空《大量現(xiàn)貨庫(kù)存詳情百度*搜索/舞陽(yáng)鋼鐵李妍新浪博客》冷對(duì)159*材03*63料5379**李 Ｂ進(jìn)行的焊后熱處理工藝為 :ＰＷＨＴ③ 650± 10℃× 1 5ｈ ,升溫速度≤ 10 0℃ /ｈ ,30 0℃以下隨爐升溫 ,降溫速度≤ 10 0℃ /ｈ ,30 0℃出爐。表 2 力學(xué)及工藝性能板厚ｍｍ狀態(tài) σｂＭＰａσｓＭＰａδ5%Ψ%+ 10℃ＡＫＶ,橫向Ｊ- 2 0℃ＡＫＶ,橫向Ｊ冷彎180°材料Ａ 5 8正火 +回火 5 30 35 0 2 873 2 46 ,2 36 ,16 62 16186 ,146 ,16 516 6ｄ =2ａ完好材料Ｂ 34正火 +回火 475 [2 ] 340 30 742 0 5 ,185 ,16 9 186145 ,118,12 6130ｄ =3ａ完好ＧＢ6 6 5 4- 96 6～ 6 0正火 +回火 45 0～ 5 90≥ 2 95≥ 19— + 2 0℃ＡＫＶ,橫向≥ 31Ｊ (三個(gè)試樣平均值 ) ｄ =3ａＡＳＭＥⅡ - 95正火 +回火 45 0～ 5 85≥ 2 75 ≥ 19 ——— 為 + 2 0℃沖擊功 ; 為δ4。表 3板厚ｍｍ狀態(tài) σｂＭＰａσｓＭＰａδ5%Ψ%+ 10℃ＡＫＶ,橫向 ,Ｊ- 2 0℃ＡＫＶ,橫向 ,Ｊ冷彎180°材料Ａ 5 8正、回火 +ＰＷＨＴ① 5 2 0 330 30 72 181,191,18218594,15 2 ,144130ｄ =2ａ完好材料Ａ 5 8正、回火 +ＰＷＨＴ② 5 2 5 35 0 2 772 16 4,186 ,16 11702 9,37,2 530ｄ =2ａ完好材料Ｂ 34正、回火 +ＰＷＨＴ ③ 46 0 310 2 972 16 9,176 ,185177 11,13,811ｄ =3ａ完好 為 + 2 0℃沖擊功。
3 試驗(yàn)結(jié)果( 1)試驗(yàn)材料經(jīng)ＰＷＨＴ后的力學(xué)及工藝性能見(jiàn)表 3。試驗(yàn)材料經(jīng)ＰＷＨＴ后的高溫強(qiáng)度見(jiàn)表 4。表 4板厚ｍｍ 狀態(tài) 30 0℃ σ0 2ＭＰａＧＢ6 6 5 4- 96 2 1～ 6 0正火 +回火≥ 2 10材料Ａ 5 8正火 +回火 2 6 0材料Ａ 5 8正火 +回火 +ＰＷＨＴ① 2 5 0材料Ａ 5 8正火 +回火 +ＰＷＨＴ② 2 5 5表 5 ＰＷＨＴ后的無(wú)塑性轉(zhuǎn)變溫度之對(duì)比狀態(tài)試樣試樣尺寸 (ｍｍ)ＮＤＴＴ (℃ )材料Ｂ正火 +回火Ｐ2 2 0× 5 0× 130 - 10材料Ｂ 正火 +回火+ＰＷＨＴ③ Ｐ2 2 0× 5 0× 130 0
( 2 )試驗(yàn)材料經(jīng)ＰＷＨＴ后的無(wú)塑性轉(zhuǎn)變溫度試驗(yàn)按照ＧＢ680 3- 86《鐵素體鋼無(wú)塑性轉(zhuǎn)變溫度落錘試驗(yàn)方法》進(jìn)行試驗(yàn) ,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 5。
( 3)試驗(yàn)材料的金相組織試驗(yàn)材料Ａ在不同狀態(tài)下的金相組織如圖 1、2、 3所示。 4 討論4 1 焊后熱處理后材料的強(qiáng)度、塑性指標(biāo)由表 3的試驗(yàn)結(jié)果可看到 ,試驗(yàn)材料Ａ、Ｂ經(jīng)過(guò)不同的ＰＷＨＴ后 ,強(qiáng)度和塑性指標(biāo)變化不大。其中抗拉強(qiáng)度及屈服強(qiáng)度略有降低 (約 10～ 2 0ＭＰａ) ,延伸率及斷面收縮率僅降低 1%～ 2 %。表 4的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明材料高溫強(qiáng)度的變化幅度也與之相仿。圖 1 正火 +回火 5 0 0× 4 2 焊后熱處理后材料的韌性指標(biāo)由表 2、 3的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可看到 ,材料Ａ、Ｂ經(jīng)過(guò)不同的ＰＷＨＴ后 ,- 2 0℃低溫韌性有不同程度的降低。其中材料Ａ的 +10℃沖擊功由 2 16Ｊ分別降圖 2 正火 +回火 +ＰＷＨＴ① 5 0 0×圖 3 正火 +回火 +ＰＷＨＴ② 5 0 0×至 185Ｊ和 170Ｊ ,- 2 0℃沖擊功由 166Ｊ分別降至130Ｊ和 30Ｊ ;材料Ｂ的 +2 0℃沖擊功由 186Ｊ降至177Ｊ ,- 2 0℃沖擊功由 130Ｊ降至 11Ｊ。對(duì)于兩種試驗(yàn)材料 ,降低其常溫沖擊功的幅度 ,遠(yuǎn)小于降低 - 2 0℃沖擊功的幅度 ,這說(shuō)明經(jīng)過(guò)焊后熱處理 ,材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度有所增高 ,即試驗(yàn)材料的系列沖擊功曲線的下平臺(tái)溫度區(qū)間向高溫區(qū)移動(dòng)。
結(jié)合表 5的試驗(yàn)數(shù)據(jù) ,經(jīng)過(guò)焊后熱處理 ,材料Ｂ的無(wú)塑性轉(zhuǎn)變溫度由 - 10℃升高至 0℃ ,因此材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度至少增高約 10℃。對(duì)材料Ａ實(shí)行了兩種焊后熱處理工藝 ,這兩種焊后熱處理工藝對(duì)材料 +10℃沖擊功的影響幅度相仿 ,但對(duì)材料 - 2 0℃沖擊功的影響幅度差異懸殊。其中ＰＷＨＴ① 工藝使材料Ａ的 - 2 0℃沖擊功從166Ｊ降至 130Ｊ ,而ＰＷＨＴ② 工藝使材料Ａ的 - 2 0℃沖擊功從 166Ｊ降至 30Ｊ。在ＰＷＨＴ② 工藝中 ,從4 0 0℃降至 2 0 0℃是隨爐降溫 ,時(shí)間約 10ｈ ,即冷卻速度不超過(guò) 2 0℃ /ｈ。根據(jù)ＡＳＭＥ規(guī)范和我國(guó)壓力容器規(guī)范的要求 ,焊后熱處理工藝中冷卻速度不小于10 0 /ｈ (約 38℃ /ｈ)和 50℃ /ｈ。因此 ,是否過(guò)低的冷卻速度是造成鋼板低溫沖擊功急劇降低的原因 ?從圖 1、 2、 3的 50 0倍金相照片上并未觀察到有析出物明顯增加的現(xiàn)象 ,但鋼板韌脆轉(zhuǎn)變溫度急劇提高的原因 ,有待進(jìn)一步深入研究。
5 結(jié)論( 1)焊后熱處理工藝對(duì) 15ＣｒＭｏＲ鋼板的強(qiáng)度指標(biāo)影響不大 ,但能較大地降低鋼板的低溫沖擊功 ,即提高 15ＣｒＭｏＲ鋼板的韌脆轉(zhuǎn)變溫度 ;( 2 )對(duì) 15ＣｒＭｏＲ鋼板 ,其焊后熱處理工藝中低于 4 0 0℃時(shí)的冷卻速度不宜過(guò)低焊后熱處理對(duì)15CrMoR鋼板性能的影響.
