15CrMo鉻鉬合金鋼管的回火脆性分析
鉻鉬合金鋼管具有耐高溫、防腐蝕的性能。目前,石化裝置常用的鉻鉬合金鋼管主要是1Cr5Mo、1Cr9Mo等材質,用于加熱爐爐管、百樂門亞洲反應分離器進出口、中高壓蒸汽等高溫高壓部位工藝管線。受工作溫度的影響,石化裝置中的鉻鉬合金鋼管由于回火脆性產生裂紋,將對鉻鉬合金鋼工藝管道安全運行、甚至裝置的安全運行造成嚴重影響。
鉻鉬合金鋼管的焊接性較差,焊接后在焊接接頭及熱影響區等部位會出現冷裂紋、再熱裂紋、回火脆性等缺陷,因此焊接時應注意采取相關措施進行質量控制。
①15CrMo合金鋼管有較大的冷裂傾向
耐熱鋼中的鉻、鉬等合金元素大大提高了耐熱鋼的淬硬性,在常規的焊接條件下極易產生冷裂紋。由于冷裂紋產生于焊接之后的冷卻過程或冷卻以后,所以又稱為延遲裂紋。焊接接頭的裂紋一般產生于焊縫或熱影響區,形成裂紋的溫度在200~300℃以下。耐熱鋼在焊接過程中,不能用過小的焊接線能量,應有合適的預熱、保持層間溫度、后熱和焊后熱處理等措施,主要是為了防止在焊縫或熱影響區產生冷裂紋。
②15CrMo合金鋼管有再熱裂紋傾向
再熱裂紋是焊接接頭焊后再加熱(特別是在500~700℃的危險溫度區間)過程產生的裂紋,其加熱過程可以是焊后熱處理,也可以是在高溫中長期使用或其它形式的焊后再加熱。低合金耐熱鋼焊接接頭再熱裂紋是由于鋼中碳化物形成元素釩、鈦、鈮在再加熱過程中沉淀相晶內析出使晶內二次硬化;晶間雜質析集使晶界弱化。防止再熱裂紋、就要控制母材和焊材的釩、鈦、鈮含量,選用高溫塑性優于母材的焊材,采用低線能量焊接,減小熱影響區的寬度和過熱程度,細化晶粒;選擇合理的熱處理工藝,減少在危險溫度區間停留,合理設計焊接接頭,減小焊縫余高,減小應力集中。
③回火脆性
低合金耐熱鋼機器焊接接頭在350~500℃溫度區間長期運行過程中,發生劇烈脆變的現象就是回火脆性。要防止產生回火脆性,關鍵是控制鋼管母材中有脆化傾向的元素的含量,防止雜質對鋼管焊接性能的影響。此外,在焊接時通過采用較小的焊接線能量、較低的預熱溫度和層間溫度、焊后熱處理選擇合理的參數,都可以避免回火脆性的產生。