加氫反應(yīng)器單層帶極電渣堆焊及堆焊層性能研究.pdf

1、作為經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中的重要能源，石油是一種不可再生資源，其存儲(chǔ)量正在下降，石油化工企業(yè)獲得的原油的質(zhì)量不斷下降。為了保證劣質(zhì)原料煉化出的石油產(chǎn)品的質(zhì)量，石油化工企業(yè)在煉制石油的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)使用“加氫”技術(shù)。加氫反應(yīng)器是石油加氫煉化過(guò)程中的重要設(shè)備，在高溫高壓且臨氫環(huán)境中使用，面臨著多種腐蝕問(wèn)題，設(shè)備一旦發(fā)生安全故障，將會(huì)造成災(zāi)難性損失，因此對(duì)加氫反應(yīng)器的制造有極高的技術(shù)要求。加氫反應(yīng)器在高溫高壓的環(huán)境中工作，為了保證強(qiáng)度一般采用Cr-Mo耐熱

2、鋼作為主體材料。同時(shí)加氫反應(yīng)器在運(yùn)行過(guò)程中還接觸多種腐蝕介質(zhì)，因此需要在內(nèi)壁上堆焊一定厚度的奧氏體不銹鋼耐蝕層，目前，一般采用過(guò)渡層+耐蝕層雙層堆焊技術(shù)。但是需要進(jìn)行雙層堆焊，導(dǎo)致其生產(chǎn)效率不高，堆焊材料浪費(fèi)較多。為了克服這些不足，本文以加氫反應(yīng)器用鋼12Cr2Mo1R作為堆焊母材進(jìn)行了單層帶極電渣堆焊，并在此基礎(chǔ)上研究了高速帶極電渣堆焊技術(shù)，以期進(jìn)一步提高焊接生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
　　采用山特維克焊帶21.11.LNb和配套

3、焊劑47S進(jìn)行了單層帶極電渣堆焊，并分析了焊態(tài)和690℃×32h去應(yīng)力退火后堆焊層的成分、組織和性能。結(jié)果表明：堆焊層化學(xué)成分合格，焊態(tài)和32小時(shí)去應(yīng)力退火后力學(xué)性能、鐵素體含量、硫酸-硫酸銅晶間腐蝕合格，并通過(guò)了氫剝離試驗(yàn)，堆焊層滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
　　分別選取天泰、神戶制鋼所和日本W(wǎng)EL三家公司提供的三種焊材進(jìn)行了高速單層帶極電渣堆焊，分析了焊態(tài)和690℃×32h去應(yīng)力退火后的堆焊層性能。結(jié)果表明：用天泰焊帶TBD-309LNb和

4、焊劑ML-305HS堆焊的堆焊層Cr含量偏低，32小時(shí)去應(yīng)力退火后鐵素體含量不合格；用日本W(wǎng)EL焊帶ESS309Nbl和焊劑F-9NB堆焊的堆焊層Cr含量偏高，并且在32小時(shí)去應(yīng)力退火后堆焊層的力學(xué)性能和鐵素體含量不合格。只有用神戶制鋼所焊帶US-B24.13.LNb和焊劑N-04178堆焊的堆焊層化學(xué)成分合格，焊態(tài)和去應(yīng)力退火32小時(shí)后力學(xué)性能、鐵素體含量、硫酸-硫酸銅晶間腐蝕、氫剝離試驗(yàn)均合格。
　　為了研究熱處理制度對(duì)高速電

5、渣堆焊堆焊層耐蝕性能的影響，分析了不同時(shí)間去應(yīng)力退火后堆焊層的微觀組織、鐵素體含量、熔合線附近成分變化以及在質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.5%的NaCl溶液和9.8%的H2SO4溶液中的電化學(xué)腐蝕性能。試驗(yàn)結(jié)果表明：堆焊層以?shī)W氏體和少量鐵素體組成，同時(shí)還存在少量第二相粒子，離熔合線較近的鐵素體主要以板條狀形態(tài)存在，離熔合線較遠(yuǎn)的鐵素體主要以骨架狀形態(tài)存在，去應(yīng)力退火時(shí)間對(duì)堆焊層組織的分布沒(méi)有明顯的影響；隨著熱處理時(shí)間增加，鐵素體含量呈現(xiàn)持續(xù)減小的趨勢(shì)；從

6、 EDS線分析看出，熔合線附近的元素分布主要是由堆焊過(guò)程中母材對(duì)堆焊層的稀釋形成的，去應(yīng)力退火過(guò)程中的元素?cái)U(kuò)散對(duì)元素分布沒(méi)有太大影響。高速帶極單層電渣堆焊工藝提高了堆焊速度，降低了焊接熱輸入，細(xì)化了堆焊層組織晶粒，降低了晶間腐蝕和點(diǎn)蝕敏感性；去應(yīng)力退火使得堆焊層鐵素體含量降低，影響了堆焊層的耐晶間腐蝕性能和耐點(diǎn)蝕性能。
　　將高速單層帶極電渣堆焊技術(shù)應(yīng)用到加氫反應(yīng)器制造中，由于采用較高焊接速度，只需堆焊一層奧氏體不銹鋼就可得到滿足