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中温临氢钢12Cr2Mo1R/2.25Cr21Mo回火脆性研究
长期以来,炼油化工行业里加氢裂化、加氢精制设备的加氢反应装置是在高温、高压、临氢环境中使用的,为满足高温强度和抗氢腐蚀性能,主体材料多采用2.25Cr21Mo(即12Cr2Mo1R)钢,但此类钢长期在371~593℃使用,会产生回火脆化现象,其回火脆性属于中(高)温回火脆性。加氢反应器的回火脆化现象可分为2种:(1)制造过程中,材料在回火处理或焊后热处理冷却过程中产生的脆化;(2)材料长期在回火脆化温度范围内使用而发生的脆化。由于12Cr2Mo1R钢的回火脆性是可逆的,制造过程中可以将已脆化的钢材加热到脆化温度以上(如600℃)再急冷,钢材可恢复原来韧性,因此不会产生脆性破坏。但使用过程中反应器长期处于回火脆化温度范围内,由此产生的脆化现象无法消除。因此必须预先测得加氢反应器用钢长期使用后的回火脆化量,并将其控制在安全的范围,以保证反应器的使用安全。
对正火回火状态的中温临氢钢12Cr2Mo1R进行模拟最小程度焊后热处理试验,采用阶梯冷却加速脆化法,进行了回火脆化处理,并对12Cr2Mo1R钢的回火脆化敏感性进行了研究。试验研究结果表明:(1)12Cr2Mo1R具有良好的抗回火脆化性能,该钢在阶梯冷却试验前后的组织形貌无明显变化,12Cr2Mo1R钢的强度和塑性仍然满足技术条件要求,且阶冷前后其强度和塑性基本不变;(2)低P、S质量分数的12Cr2Mo1R钢冲击吸收能很高,其脆性转变温度在-78℃以下,回火脆性指标vTr54+2.5ΔvTr54远小于要求的10℃。该钢具有良好的抗回火脆化性能和很高的韧性储备;(3)12Cr2Mo1R钢在阶梯冷却实验前后的组织皆为铁素体加珠光体加贝氏体组织,但其组织形貌发生了明显的改变。阶冷以后的晶粒更加细小,而铁素体和渗碳体的分布更为均匀。温度高于-78℃情况下的变形皆为塑性变形,其冲击断口形貌为韧窝状。
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