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分享:12Cr2Mo1R钢带极堆焊镍基276的工艺性能

2023-02-03 13:21:07 

吕秀乾1,齐丽璟1,张瑞萍1,姚佳人2,林莎莎1

(1.青岛兰石重型机械设备有限公司,青岛 266426;2.上海材料研究所,上海 200437)

摘 要:对不同堆焊工艺及不同热处理工艺下,12Cr2Mo1R 钢板上带极堆焊镍基276(NiCrMo- 4)的化学成分晶间,276工艺及热处理工艺:12Cr2Mo1R 309L()/NiCrMo-3(间层),然后对其进行(690±14),32h后热处理,276,使获得较低的腐蚀速率

关键词:12Cr2Mo1R;276;;

中图分类:TG161 标志码:A :1001-4012(2022)09-0020-0

近年来,重型化,熔深浅且均匀稀释率低熔敷速率高等优点,被广泛应用于压力容器的制造中PTA(精对苯二 甲酸)加氢反应器的工作介质通常具有很强的腐蚀 ,因此要求在钢板上带极堆焊镍基合金,以满足设 备的使用要求PTA 加氢反应器腐蚀介质的温 腐蚀特性抗裂因素以及成本设计等方面考虑, 带极堆 焊 镍 基 合 金 通 常 选 用 镍 基 276(NiCrMo-4 )[1-4]目前焊镍276研究,不同热处理同堆,276学成分腐蚀速率力学性能显微组织进行分析,究了镍基276的最佳热处理工艺及堆焊工艺,为设 备的制造工艺提供了参考依据

1、试验方案

1.1 堆焊工艺方案

12Cr2Mo1R钢板上采用埋弧焊+电渣带极 堆焊的方法堆焊镍基 276,堆焊试样的(× ×)400mm×300mm×50 mm276 的化学成分与基材 12Cr2Mo1R 钢相差较大,直接 在基材上堆焊镍基合金会造成堆焊层的化学成分严 重稀释,且镍基合金的线膨胀系数较大,直接堆焊容易产生较大的焊接应力,使接合面上形成裂纹,严重 时甚至会形成堆焊层剥离,因此需在基材和镍基合 金之间先堆焊一层或两层作为过渡选择镍基276 表层,309L钢为过渡的第一层(过渡层),具体堆焊 工艺方案如表1

1.2 热处理工艺方案

根 据 PTA 加 氢 反 应 器 的 制 造 要 求, 12Cr2Mo1R 钢 板 在 焊 后 需 要 模 拟 最 小 程 度 (MinPWHT)和最大程度(MaxPWHT)热处 ,以消除焊接应力模拟焊后(690±14),8h(MinPWHT)(690±14), 32h( 所示M( 所示MaxPWHT)。具体 热 处 理 工 艺 方 案 如 表 2

1.3 试样制备

3种堆焊工艺方案和两种热处理工艺方案组 合制备4组试样,分别编号为1A,2A,2B,3B2 理化检验及结果分析 2.1 化学成分分析

4组试样距堆焊层表面约3mm , 进行堆焊表层的化学成分分析,结果3

2.2 晶间腐蚀性能测试

43 mm ,依据 ASTM G282015 制高晶间腐蚀敏感性检测的标准试验方法A 法对试样进行晶间腐蚀试验,结果如表4所示从表4 可 知:当 堆 焊 工 艺 相 同,热 处 理 状 态 分 别 为 MaxPWHT,MinPWHT ,,因为276650~1090 敏感,对于焊接试样,,化时间越长,腐蚀速率就越高;组合方案2A 和组合 方案 1A 相 比,多 堆 焊 了 中 间 层 (276),MaxPWHT ,腐蚀速率由64.87mm/a33.72mm/a,在过渡层与表层中间层,有利于腐蚀速率的降低;2B合方案2A 相比,都堆焊了过渡层中间层和表层, 但热处理工艺不同,组合方案2A 速率 33.72 mm/a,组 合 方 案 2B 19.42mm/a;3B 2B ,,, 276NiCrMo-3, 腐蚀速率由19.42mm/a降至4.48mm/a以看,组合方案3B 的堆焊工艺和热处理 艺最

2.3 晶间腐蚀性能差异分析

可的解释晶间腐蚀的主 (,)0.02%,C CrCr23C6, ,Cr匀分布在合金中,使合金各部分的Cr元素含量均在 钝化所需的12%以上这种过饱和固溶体是不定的,当合金加热到敏化温度范围内时,碳化物沿晶界析出,Cr元素便从晶粒边界的固溶体中分出来,Cr元素的扩散速率较慢,晶粒内部的Cr素来不及向晶界扩散,故造成了晶粒边界贫铬区”。 当有腐蚀 介 质 存 在 时,该 区 域 将 产 生 明 显 的 腐 蚀 现象

,276 M6C,M2C,M23C6 ,μ(Co2Mo6 ),使性能进一步下降Cr元素和 Mo元素含量高对合 金的耐腐蚀性有利,Mo元素的作用不如 Cr元素 明显Ni元素的主要作用是保持高稳定性,使之获得单一的奥氏体组焊试 样的焊接时间较长,稀释率较大,基层母材会造成堆 焊层的 Fe元素含量增加,而较高含量的 Fe元素会 降低其他合金元素的含量(比如 Ni元素),合金的稳定性,使材料的抗晶间腐蚀性能[5-7]在所有的工艺方案中,组合方案3B Cr,Ni元素 含量最高,Mo元素,Fe元素含量最 ,所以它的抗晶间腐

2.4 力学性能测试

为进一步验证组合方案3B 试样的工艺性能, 分别对其进行弯曲测试和维氏硬度测试,结果如表 5,6所示


2.5 金相检验

在组合方案3B 试样垂直焊道的截面处取样, 并对其进行金相检验,结果如图1所示由图1:试样表层和中间层的组织均为γ固溶体+析出,,内和,,的迁移有关;过渡层为γ氏体+δ,典型的树枝晶特征;基层为氏体,线存在不连 续 的 黑 色 马 氏 体 带,符 合 堆 焊 熔 合 区 特 [8]明试的显微组织正常,未见微观裂纹和 其他观缺

3 结论

(1)敏化时间对镍基276的 抗 晶间腐蚀 性 能 影 响 较 大,,率越高(2)12Cr2Mo1R钢板上堆焊镍基276,焊过渡层和中间层有利于降低表层材料的腐蚀速 ,另外堆焊过程中热处理工艺也对材料的腐蚀性 能产生较大影响(3)309L()/NiCrMo-3(间层),(6914),32h处理,最后再堆焊表层镍基276,较好力学性能和显微组织的试样

文章来源:材料与测试网