铬钼钢制压力容器注意事项(2011-08-03 16:38:00) 标签： 学习总结杂谈一、简介1. 铬钼钢的主要特性：耐热性、抗氢性、回火脆性1）耐热性要求钢材在中、高温条件下金相组织要稳定，否则可能产生石墨化现象，导致材料脆性急剧增大；还要求钢材具有较高的高温持久强度极限和蠕变极限铬钼钢能达到以上要求2）抗氢腐蚀①在高温高压条件下，侵入钢中的氢气与钢中的渗碳体（Fe3C）和不稳定碳化物析出的碳起化学反应，生成甲烷，导致钢材破裂的现象，称为氢腐蚀②影响氢腐蚀敏感性最关键因素是钢材的化学成分、操作温度、暴露期间的氢分压和应力水平③钢材氢腐蚀的速度随压强和温度的升高而加快，这是因为压强增加，有利于氢气在钢材中溶解；而温度的升高则增加氢气在钢中的扩散速度及脱碳反应速度3）回火脆性①发生在 370-595℃温度范围内接近这个温度范围的上限时，脆化速度高，接近下限时，脆化发展缓慢②脆化材料和非脆化材料的差别，仅表现在缺口冲击韧性和韧脆转变温度的不同，而拉伸性能无明显差别回火脆化的程度一般是靠韧脆转变温度的升高来表明的③常用的 Cr-Mo 钢种中，含 Cr 量为 2%-3%的 Cr-Mo 钢（2.25Cr-1Mo、2.25Cr-1Mo-0.3V、3Cr-1Mo、3Cr-1Mo-0.25V 等）回火脆化倾向最严重。
④脆化敏感性的程度，按金相组织马氏体、贝氏体、珠光体的顺序依次降低降低方法是尽可能降低杂质元素（P、Sb、Sn 、As ）的含量⑤防止措施：A.控制钢材中的 Si、Mn 含量和有害元素含量是防止产生挥霍催化的基本措施；B.控制钢材和焊缝金属的韧脆转变温度2. 临氢压力容器常用的铬钼钢有 1Cr-0.5Mo、1.25Cr-0.5Mo-Si、2.25Cr-1Mo、2.25Cr-1Mo-0.3V、3Cr-1Mo、3Cr-1Mo-0.25V 等3. 在普通碳素钢基础上添加阻止渗碳体分解和强碳化物形成元素 Cr、Mo、V 等，便可达到减小和防止钢中甲烷的生成，从而避免发生氢腐蚀4. 部分铬钼钢（如 2.25Cr-1Mo、2.25Cr-1Mo-0.3V 、3Cr-1Mo、3Cr-1Mo-0.25V 等）长期在370-595℃的温度范围内操作会产生冲击韧性下降、韧脆转变温度升高的现象，这就是回火脆化铬钼钢强度高，淬硬倾向大，易产生氢致裂纹（延迟裂纹） 二、材料要求1. 用于压力容器的铬钼钢钢材须经过正火（淬火）加回火热处理，使钢材晶粒细化、组织均匀稳定、强度和塑性配合适宜，综合性能优异 （SH/T3075-2009 D.3.1）2. 用于壳体的 Cr-Mo 钢板，使用温度低于 0℃时，应注意低温冲击试验。
（GB150 4.2.7a）3. 用于壳体的厚度大于 25mm 的 Cr-Mo 钢板，应逐张进行超声检测，合格级别不低于 III级 （GB150 4.2.9b）4. Cr-Mo 钢可作为设计温度小于 550℃的耐热钢或大于 200℃的抗氢用钢 （SH/T3075-2009 5.1.8）5. 用于壳体的材料为 Q370R、13MnNiMoR、18MnMoNbR 和 Cr-Mo 钢，且厚度大于 25mm的钢板应逐张进行超声检测，合格级别不低于 II 级 （SH/T3075-2009 6.1.2）6. 工作温度大于 200℃的临氢压力容器用钢锻件，应符合 III 级或 III 级以上要求SH/T3075-2009 6.2.2.2）7. 目前很多工程公司对 2.25Cr-1Mo 钢采用下列控制指标：（压力容器设计工程师培训教程）钢材回火脆化敏感性系数 J=(Si+Mn)(P+Sn)x104≤120；焊缝金属回火脆化敏感性系数 X=(10P+5Sb+4Sn+As)/100≤15ppm；抗回火脆性指标 VTr54+2.5ΔVTr54≤10℃；限制硫含量小于 0.010%；限制磷含量小于 0.012%。
8. 压力容器 III 级、IV 级锻件应进行超声检测；凡 Rm＞540Mpa 的锻件、Cr-Mo 钢锻件应进行磁粉或渗透检测三、结构设计（压力容器设计工程师培训教程）铬钼钢具有淬硬倾向大、焊后易出现冷裂纹、长期在高温下使用时在应力集中处可能会产生蠕变脆化，在设计铬钼钢制压力容器时，应注意以下问题：1. 开口与接管采用接管补强，对于压力较高、器壁较厚或开孔直径较大时，通常采用锻制厚壁管加工出翻边并与器壁对接焊接结构不用补强板2. 附件连接所有与器壁相焊的附件（受压件与非受压件） ，均希望采用双面全焊透结构，并要求焊完一面后，从另一面清除焊根，经磁粉检测合格后再完成另一面焊接，并对焊缝进行超声和/或磁粉检测不贴垫板3. 裙座（支座）与器壁的连接当立式容器直径小、高度低、质量轻时常采用支耳支承结构，选用无垫板的支耳筋板与器壁的焊接应采用开坡口全焊透结构当选用裙座时，联接处的一段裙座材质应与壳体相同，且长度不能小于 500mm，也同样不能选用与器壁角接或搭接连接结构，而应采用对接结构四、制造、检验与验收1. 标准抗拉强度 Rm＞540Mpa 的钢材及 Cr-Mo 低合金钢材经火焰切割的坡口表面，应进行磁粉或渗透检测（检测范围为坡口及其两侧各 20mm） ，当无法进行磁粉或渗透检测时，应由切割工艺保证坡口质量。
（GB150 10.2.2b）火焰切割相当于表面淬火2. 用 Rm＞540Mpa 的钢材及 Cr-Mo 低合金钢和不锈钢材制造的压力容器以及焊接接头系数Φ=1.0 的容器，其焊缝表面不得有咬边 （GB150 10.3.3.4 ）咬边削弱了焊缝承载面积，由于局部结构不连续而引起应力集中容易引起开裂高强钢缺口敏感性强，缺陷易扩展；Φ=1.0 时咬边会削弱母材强度；奥氏体不锈钢咬边对抗腐蚀不利3. 容器及受压元件符合下列条件之一时，应进行焊后热处理：（GB150 10.4.4.1）① 任意厚度的18MnMoNbR、13MnNiMoNbR、15CrMoR、14Cr1MoR、12Cr2Mo1R、20MnMo、20MnMoNb、15CrMo、12Cr1MoV、12Cr2Mo1 和 1Cr5Mo 钢厚板比薄板容易产生焊接裂纹，应尽可能焊前预热、焊后热处理4. Cr-Mo 低合金钢制压力容器的 A 类的圆筒纵向焊接接头，应按每台容器制备产品焊接试板：（GB150 10.5.1.1）5. 钢材厚度 δs 大于 16mm 的 12CrMo、15CrMoR 、15CrMo；其他任意厚度的 Cr-Mo 低合金钢制的容器及受压元件，对其 A、B 类焊接接头进行 100%射线检测或者超声检测，合格级别不低于 RT-II 或者 UT-I：（GB150 10.8.2.1）6. 凡符合下列条件之一的焊接接头，应对其表面进行磁粉或渗透检测，合格级别不低于 I级：（GB150 10.8.3）① 上面 5 容器上的 C、D 类焊缝；② 复合钢板的复合层焊接接头；③ Rm ＞540Mpa 的材料及 Cr-Mo 低合金钢材经火焰切割的坡口表面，以及该容器的缺陷修磨和补焊处得表面，卡具和拉肋等拆除处得焊痕表面。
7. 铬钼钢焊后热处理对焊缝硬度的要求：（《化工压力容器设计技术问答》 ）材料 C-0.5Mo、MnMo 、MnMoNi 0.5Cr 最大 0.5Cr 到 2Cr 2.25Cr 到 9Cr最大布氏硬度 HB 225 225 225 2418. 对铬钼钢和 Rm 大于 540Mpa 的钢制压力容器，在热处理前应对 A 类和 B 类焊缝及DN≥250、厚度≥29mm 的接管进行射线检测，热处理后进行超声检测，以保证最终产品质量 （《化工压力容器设计技术问答》 ）9. 铬钼钢焊缝背面挑焊根应进行磁粉或渗透检测当第一道焊接时，工件处于冷态，在起弧及焊接过程中易在根部产生未焊透、焊渣、咬边、微裂纹等缺陷，为了保证下一道焊接的质量，应在根部挑焊根，除去缺陷，并应进行磁粉或渗透检测 （《化工压力容器设计技术问答》 ）10. 有延迟裂纹倾向的材料如 Rm＞540Mpa 和 Cr-Mo 钢容器，应在焊完后至少 24 小时后才能进行无损检测 （《化工压力容器设计技术问答》 ）11. 铬钼钢制压力容器制造过程中，一般除严格控制焊前预热温度外，还要保持焊接过程中的层间温度，焊后尚应采取焊后保温的消氢热处理或中间消除应力热处理和最终焊后热处理等多种形式的热处理，方能保证焊接接头具有优良的综合性能。
12. 当设计温度低于 425℃，且因现场施工条件限制难以进行焊后热处理时，经设计单位或建设单位同意，铬钼耐热钢的焊接可采用高铬镍（35%Cr-13Ni%及以上）奥氏体焊接材料进行焊接，焊后可不做热处理 （SHT3520-2004 4.2.2）13. 铬钼耐热钢与奥氏体钢组成的异种钢焊接接头，当设计温度低于 425℃时，宜选用35%Cr-13Ni%及以上的奥氏体焊接材料；当设计温度高于或等于 425℃时，应选用镍基焊接材料 （SHT3520-2004 4.2.3 ）14. 焊接接头在焊后、热处理和水压试验后，均要进行表面检测（优先采用磁粉检测） ，确保无裂纹之类缺陷存在五、铬钼钢制压力容器使用注意事项1.铬钼钢长期在 370-595℃ 条件下操作时，会产生不同程度的回火脆化，即韧性变坏、韧脆转变温度升高当铬钼钢制压力容器的使用温度低于或接近韧脆转变温度，应力达到一定水平时，铬钼钢就可能会发生脆性破坏，当容器壁中实际应力低于铬钼钢屈服强度的 1/5时，这种形式的破坏几乎可以避免2.对铬钼钢制压力容器，如加氢精制和加氢裂化反应器，开工时采取先升温后升压，停工时先降压后降温的方法来防止脆性破坏的发生。
分享： 分享到新浪 Qing 2。