承壓設備調(diào)質(zhì)高強鋼再熱脆化機理與風險控制方法研究.pdf

1、調(diào)質(zhì)高強鋼的應用是壓力容器大型化和輕型化的重要技術手段之一，再熱脆化及裂紋是設計制造必須面對的一個重要問題。本研究以07MnNiVDR為主要研究對象，詳細研究了其再熱脆化與裂紋敏感性，探討了其再熱脆化與裂紋產(chǎn)生機理，分析了焊接與熱處理工藝參數(shù)對再熱裂紋產(chǎn)生的影響。
　　研究表明采用大熱輸入焊接是07MnNiVDR鋼產(chǎn)生再熱脆化與裂紋的工藝原因。該鋼中碳及合金元素含量相對較低，焊后再熱過程中引起的沉淀硬化不明顯，一般不至于引起明顯的

2、再熱脆化和產(chǎn)生再熱裂紋。但是，當焊接熱輸入增大以后，由于晶粒的過分長大，使得晶界總面積顯著減少，Cr、Mo、V等元素在再熱過程中會明顯沿晶界聚集形成碳化物，這將導致晶界附近形成合金元素的“貧化層”，造成晶界強化機制相對不足，變形集中于晶界，從而表現(xiàn)出再熱脆化。再熱溫度較低時，碳化物沉淀析出困難，不會形成明顯的“貧化層”，而較高的再熱溫度下，“貧化層”會由于合金元素的擴散而被削弱，因此，“貧化層”的存在有一個溫度區(qū)間，對應著再熱脆化的敏感

3、溫度區(qū)間。合金元素含量高時“貧化層”相對難以形成，再熱脆化敏感溫度相應較高，07MnNiVDR鋼由于合金元素含量較低，較易形成“貧化層”，因而敏感溫度相應較低，試驗表明在600℃左右。
　　雜質(zhì)元素P在晶界的偏聚進一步惡化了“貧化層”的性能，會造成更嚴重的脆化，有效地控制P含量雖不能避免再熱脆化，但減輕了脆化的程度，有利于避免再熱裂紋的產(chǎn)生。相對于早期的CF-62鋼，試驗材料P含量約降低了一半，同時增加了Ni改善其韌性，因此，其焊

4、接結構產(chǎn)生再熱裂紋的風險有所降低。
　　ASME壓力容器用低合金調(diào)質(zhì)高強鋼SA543作為對比材料作了類似的研究，試驗結果驗證了07MnNiVDR鋼再熱脆化機理的推斷。該材料亦具有一定的再熱脆化傾向，由于其稍高的合金元素含量使得其敏感溫度相對略高，但產(chǎn)生再熱裂紋的風險卻較07MnNiVDR高。
　　為避免承壓設備設計與制造中的盲目性，改變部分國產(chǎn)承壓設備事故率高、可靠性低的狀況，有必要采用基于風險的設計制造來指導合理生產(chǎn)，及時