承壓設(shè)備調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼再熱脆化機(jī)理與風(fēng)險(xiǎn)控制方法研究.pdf

1、調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼的應(yīng)用是壓力容器大型化和輕型化的重要技術(shù)手段之一，再熱脆化及裂紋是設(shè)計(jì)制造必須面對(duì)的一個(gè)重要問(wèn)題。本研究以07MnNiVDR為主要研究對(duì)象，詳細(xì)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(jī)理，分析了焊接與熱處理工藝參數(shù)對(duì)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(duì)較低，焊后再熱過(guò)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(dāng)焊接熱輸入增大以后，由于晶粒的過(guò)分長(zhǎng)大，使得晶界總面積顯著減少，Cr、Mo、V等元素在再熱過(guò)程中會(huì)明顯沿晶界聚集形成碳化物，這將導(dǎo)致晶界附近形成合金元素的“貧化層”，造成晶界強(qiáng)化機(jī)制相對(duì)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(shí)，碳化物沉淀析出困難，不會(huì)形成明顯的“貧化層”，而較高的再熱溫度下，“貧化層”會(huì)由于合金元素的擴(kuò)散而被削弱，因此，“貧化層”的存在有一個(gè)溫度區(qū)間，對(duì)應(yīng)著再熱脆化的敏感

3、溫度區(qū)間。合金元素含量高時(shí)“貧化層”相對(duì)難以形成，再熱脆化敏感溫度相應(yīng)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(yīng)較低，試驗(yàn)表明在600℃左右。
　　雜質(zhì)元素P在晶界的偏聚進(jìn)一步惡化了“貧化層”的性能，會(huì)造成更嚴(yán)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(duì)于早期的CF-62鋼，試驗(yàn)材料P含量約降低了一半，同時(shí)增加了Ni改善其韌性，因此，其焊

4、接結(jié)構(gòu)產(chǎn)生再熱裂紋的風(fēng)險(xiǎn)有所降低。
　　ASME壓力容器用低合金調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼SA543作為對(duì)比材料作了類(lèi)似的研究，試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了07MnNiVDR鋼再熱脆化機(jī)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(duì)略高，但產(chǎn)生再熱裂紋的風(fēng)險(xiǎn)卻較07MnNiVDR高。
　　為避免承壓設(shè)備設(shè)計(jì)與制造中的盲目性，改變部分國(guó)產(chǎn)承壓設(shè)備事故率高、可靠性低的狀況，有必要采用基于風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)計(jì)制造來(lái)指導(dǎo)合理生產(chǎn)，及時(shí)