鉻鉬鋼制壓力容器注意事項(xiàng) 一、簡(jiǎn)介 1. 鉻鉬鋼的主要特性：耐熱性、抗氫性、回火脆性。 （1）耐熱性。要求鋼材在中、高溫條件下金相組織要穩(wěn)定，否則可能產(chǎn)生石墨化現(xiàn)象，導(dǎo)致材料脆性急劇增大；還要求鋼材具有較高的高溫持久強(qiáng)度極限和蠕變極限。鉻鉬鋼能達(dá)到以上要求。 （2）抗氫腐蝕。 ①在高溫高壓條件下，侵入鋼中的氫氣與鋼中的滲碳體（fe3c）和不穩(wěn)定碳化物析出的碳起化學(xué)反應(yīng)，生成甲烷，導(dǎo)致鋼材破裂的現(xiàn)象，稱為氫腐蝕。 ②影響氫腐蝕敏感性最關(guān)鍵因素是鋼材的化學(xué)成分、操作溫度、暴露期間的氫分壓和應(yīng)力水平。 ③鋼材氫腐蝕的速度隨壓強(qiáng)和溫度的升高而加快，這是因?yàn)閴簭?qiáng)增加，有利于氫氣在鋼材中溶解；而溫度的升高則增加氫氣在鋼中的擴(kuò)散速度及脫碳反應(yīng)速度。 （3）回火脆性。 ①發(fā)生在370-595℃溫度范圍內(nèi)。接近這個(gè)溫度范圍的上限時(shí)，脆化速度高，接近下限時(shí)，脆化發(fā)展緩慢。 ②脆化材料和非脆化材料的差別，僅表現(xiàn)在缺口沖擊韌性和韌脆轉(zhuǎn)變溫度的不同，而拉伸性能無(wú)明顯差別。回火脆化的程度一般是靠韌脆轉(zhuǎn)變溫度的升高來(lái)表明的。 ③常用的cr-mo鋼種中，含cr量為2%-3%的cr-mo鋼（、、3cr-1mo、等）回火脆化傾向最嚴(yán)重。 ④脆化敏感性的程度，按金相組織馬氏體、貝氏體、珠光體的順序依次降低。降低方法是盡可能降低雜質(zhì)元素（p、sb、sn、as）的含量。 ⑤防止措施：a.控制鋼材中的si、mn含量和有害元素含量是防止產(chǎn)生揮霍催化的基本措施；b.控制鋼材和焊縫金屬的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。 2. 臨氫壓力容器常用的鉻鉬鋼有、、、、3cr-1mo、等。 3. 在普通碳素鋼基礎(chǔ)上添加阻止?jié)B碳體分解和強(qiáng)碳化物形成元素cr、mo、v等，便可達(dá)到減小和防止鋼中甲烷的生成，從而避免發(fā)生氫腐蝕。 4. 部分鉻鉬鋼（如、、3cr-1mo、等）長(zhǎng)期在370-595℃的溫度范圍內(nèi)操作會(huì)產(chǎn)生沖擊韌性下降、韌脆轉(zhuǎn)變溫度升高的現(xiàn)象，這就是回火脆化。鉻鉬鋼強(qiáng)度高，淬硬傾向大，易產(chǎn)生氫致裂紋（延遲裂紋）。 二、材料要求 1. 用于壓力容器的鉻鉬鋼鋼材須經(jīng)過(guò)正火（淬火）加回火熱處理，使鋼材晶粒細(xì)化、組織均勻穩(wěn)定、強(qiáng)度和塑性配合適宜，綜合性能優(yōu)異。（sh/t3075-2009 ） 2. 用于殼體的cr-mo鋼板，使用溫度低于0℃時(shí)，應(yīng)注意低溫沖擊試驗(yàn)。（gb150 ） 3. 用于殼體的厚度大于25mm的cr-mo鋼板，應(yīng)逐張進(jìn)行超聲檢測(cè)，合格級(jí)別不低于iii級(jí)。（gb150 ） 4. cr-mo鋼可作為設(shè)計(jì)溫度小于550℃的耐熱鋼或大于200℃的抗氫用鋼。（sh/t3075-2009 ） 5. 用于殼體的材料為q370r、13mnnimor、18mnmonbr和cr-mo鋼，且厚度大于25mm的鋼板應(yīng)逐張進(jìn)行超聲檢測(cè)，合格級(jí)別不低于ii級(jí)。（sh/t3075-2009 ） 6. 工作溫度大于200℃的臨氫壓力容器用鋼鍛件，應(yīng)符合iii級(jí)或iii級(jí)以上要求。（sh/t3075-2009 ） 7. 目前很多工程公司對(duì)鋼采用下列控制指標(biāo)：（壓力容器設(shè)計(jì)工程師培訓(xùn)教程） 鋼材回火脆化敏感性系數(shù)j=(si+mn)(p+sn)x104≤120； 焊縫金屬回火脆化敏感性系數(shù)x=(10p+5sb+4sn+as)/100≤15ppm； 抗回火脆性指標(biāo)vtr54+δvtr54≤10℃； 限制硫含量小于； 限制磷含量小于。 8. 壓力容器iii級(jí)、iv級(jí)鍛件應(yīng)進(jìn)行超聲檢測(cè)；凡rm＞540mpa的鍛件、cr-mo鋼鍛件應(yīng)進(jìn)行磁粉或滲透檢測(cè)。 三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（壓力容器設(shè)計(jì)工程師培訓(xùn)教程） 鉻鉬鋼具有淬硬傾向大、焊后易出現(xiàn)冷裂紋、長(zhǎng)期在高溫下使用時(shí)在應(yīng)力集中處可能會(huì)產(chǎn)生蠕變脆化，在設(shè)計(jì)鉻鉬鋼制壓力容器時(shí)，應(yīng)注意以下問(wèn)題： 1. 開(kāi)口與接管 采用接管補(bǔ)強(qiáng)，對(duì)于壓力較高、器壁較厚或開(kāi)孔直徑較大時(shí)，通常采用鍛制厚壁管加工出翻邊并與器壁對(duì)接焊接結(jié)構(gòu)。不用補(bǔ)強(qiáng)板。 2. 附件連接 所有與器壁相焊的附件（受壓件與非受壓件），均希望采用雙面全焊透結(jié)構(gòu)，并要求焊完一面后，從另一面清除焊根，經(jīng)磁粉檢測(cè)合格后再完成另一面焊接，并對(duì)焊縫進(jìn)行超聲和/或磁粉檢測(cè)。不貼墊板。 3. 裙座（支座）與器壁的連接 當(dāng)立式容器直徑小、高度低、質(zhì)量輕時(shí)常采用支耳支承結(jié)構(gòu)，選用無(wú)墊板的支耳。筋板與器壁的焊接應(yīng)采用開(kāi)坡口全焊透結(jié)構(gòu)。當(dāng)選用裙座時(shí)，聯(lián)接處的一段裙座材質(zhì)應(yīng)與殼體相同，且長(zhǎng)度不能小于500mm，也同樣不能選用與器壁角接或搭接連接結(jié)構(gòu)，而應(yīng)采用對(duì)接結(jié)構(gòu)。 四、制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收 1. 標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度rm＞540mpa的鋼材及cr-mo低合金鋼材經(jīng)火焰切割的坡口表面，應(yīng)進(jìn)行磁粉或滲透檢測(cè)（檢測(cè)范圍為坡口及其兩側(cè)各20mm），當(dāng)無(wú)法進(jìn)行磁粉或滲透檢測(cè)時(shí)，應(yīng)由切割工藝保證坡口質(zhì)量。 火焰切割相當(dāng)于表面淬火。 2. 用rm＞540mpa的鋼材及cr-mo低合金鋼和不銹鋼材制造的壓力容器以及焊接接頭系數(shù)φ=的容器，其焊縫表面不得有咬邊。 咬邊削弱了焊縫承載面積，由于局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)而引起應(yīng)力集中容易引起開(kāi)裂。高強(qiáng)鋼缺口敏感性強(qiáng)，缺陷易擴(kuò)展；φ=時(shí)咬邊會(huì)削弱母材強(qiáng)度；奧氏體不銹鋼咬邊對(duì)抗腐蝕不利。 3. 容器及受壓元件符合下列條件之一時(shí)，應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理： ① 任意厚度的18mnmonbr、13mnnimonbr、15crmor、14cr1mor、12cr2mo1r、20mnmo、20mnmonb、15crmo、12cr1mov、12cr2mo1和1cr5mo鋼。 ② 厚板比薄板容易產(chǎn)生焊接裂紋，應(yīng)盡可能焊前預(yù)熱、焊后熱處理。 4. cr-mo低合金鋼制壓力容器的a類的圓筒縱向焊接接頭，應(yīng)按每臺(tái)容器制備產(chǎn)品焊接試板： 5. 鋼材厚度δs大于16mm的12crmo、15crmor、15crmo；其他任意厚度的cr-mo低合金鋼制的容器及受壓元件，對(duì)其a、b類焊接接頭進(jìn)行100%射線檢測(cè)或者超聲檢測(cè)，合格級(jí)別不低于rt-ii或者ut-i： 6. 凡符合下列條件之一的焊接接頭，應(yīng)對(duì)其表面進(jìn)行磁粉或滲透檢測(cè)，合格級(jí)別不低于i級(jí)： ①上面5容器上的c、d類焊縫； ② 復(fù)合鋼板的復(fù)合層焊接接頭； ③ rm＞540mpa的材料及cr-mo低合金鋼材經(jīng)火焰切割的坡口表面，以及該容器的缺陷修磨和補(bǔ)焊處得表面，卡具和拉肋等拆除處得焊痕表面。 7. 鉻鉬鋼焊后熱處理對(duì)焊縫硬度的要求： 材料 、mnmo、mnmoni 最大 到2cr 到9cr 最大布氏硬度hb 225 225 225 241 8. 對(duì)鉻鉬鋼和rm大于540mpa的鋼制壓力容器，在熱處理前應(yīng)對(duì)a類和b類焊縫及dn≥250、厚度≥29mm的接管進(jìn)行射線檢測(cè)，熱處理后進(jìn)行超聲檢測(cè)，以保證最終產(chǎn)品質(zhì)量。 9. 鉻鉬鋼焊縫背面挑焊根應(yīng)進(jìn)行磁粉或滲透檢測(cè)。當(dāng)?shù)谝坏篮附訒r(shí)，工件處于冷態(tài)，在起弧及焊接過(guò)程中易在根部產(chǎn)生未焊透、焊渣、咬邊、微裂紋等缺陷，為了保證下一道焊接的質(zhì)量，應(yīng)在根部挑焊根，除去缺陷，并應(yīng)進(jìn)行磁粉或滲透檢測(cè)。） 10. 有延遲裂紋傾向的材料如rm＞540mpa和cr-mo鋼容器，應(yīng)在焊完后至少24小時(shí)后才能進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。 11. 鉻鉬鋼制壓力容器制造過(guò)程中，一般除嚴(yán)格控制焊前預(yù)熱溫度外，還要保持焊接過(guò)程中的層間溫度，焊后尚應(yīng)采取焊后保溫的消氫熱處理或中間消除應(yīng)力熱處理和最終焊后熱處理等多種形式的熱處理，方能保證焊接接頭具有優(yōu)良的綜合性能。 12. 當(dāng)設(shè)計(jì)溫度低于425℃，且因現(xiàn)場(chǎng)施工條件限制難以進(jìn)行焊后熱處理時(shí)，經(jīng)設(shè)計(jì)單位或建設(shè)單位同意，鉻鉬耐熱鋼的焊接可采用高鉻鎳（35%cr-13ni%及以上）奧氏體焊接材料進(jìn)行焊接，焊后可不做熱處理。 13. 鉻鉬耐熱鋼與奧氏體鋼組成的異種鋼焊接接頭，當(dāng)設(shè)計(jì)溫度低于425℃時(shí)，宜選用35%cr-13ni%及以上的奧氏體焊接材料；當(dāng)設(shè)計(jì)溫度高于或等于425℃時(shí)，應(yīng)選用鎳基焊接材料。 14. 焊接接頭在焊后、熱處理和水壓試驗(yàn)后，均要進(jìn)行表面檢測(cè)（優(yōu)先采用磁粉檢測(cè)），確保無(wú)裂紋之類缺陷存在。 五、鉻鉬鋼制壓力容器使用注意事項(xiàng) 1.鉻鉬鋼長(zhǎng)期在370-595℃條件下操作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同程度的回火脆化，即韌性變壞、韌脆轉(zhuǎn)變溫度升高。當(dāng)鉻鉬鋼制壓力容器的使用溫度低于或接近韌脆轉(zhuǎn)變溫度，應(yīng)力達(dá)到一定水平時(shí)，鉻鉬鋼就可能會(huì)發(fā)生脆性破壞，當(dāng)容器壁中實(shí)際應(yīng)力低于鉻鉬鋼屈服強(qiáng)度的1/5時(shí)，這種形式的破壞幾乎可以避免。 2.對(duì)鉻鉬鋼制壓力容器，如加氫精制和加氫裂化反應(yīng)器，開(kāi)工時(shí)采取先升溫后升壓，停工時(shí)先降壓后降溫的方法來(lái)防止脆性破壞的發(fā)生