1cr5mo合金管高溫隧道的運用

1cr5mo合金管高溫隧道的運用
國內外石油化工裝置中的高溫工藝管線及電站的鍋爐蒸汽管道1cr5mo合金管大量使用著Cr-Mo類珠光體耐熱鋼,目前.這些工藝管線或管道大都采用奧氏體不銹鋼焊條或焊絲焊接連接,高溫服役過程中在焊接接頭熔合線兩側分別出現貧碳帶(母材一側)和增碳帶(焊縫一側),貧碳帶高溫強度下降,而增碳帶硬度增高韌性下降或出現低溫脆性.另外,由于母材與焊縫熱膨脹系數不匹配引起的熱應力使得異質接頭成為高溫(400-550℃)運行的Cr-Mo工藝管線和管道最薄弱的部位,造成構件和管線提前失效,由此造成了巨大的經濟損失和不良的社會影響.為攻克這類焊接接頭失效難題,大連理工大學焊接材料研究室申報并獲準承擔了國家"九五"重點科技攻關"低鉻奧氏體焊接材料應用與開發"項目,并于2000年成功研制和開發了一種代替傳統使用的1cr5mo合金管新型焊接材料:0Cr6Mn13Ni10MoTi.該1cr5mo合金管焊接材料基本解決了以往用不銹鋼焊接的Cr-Mo鋼焊接接頭失效問題,并投入商業生產.

從前期研究情況來看,該焊接材料的異質焊接接頭在高溫服役過程中的組織結構變化、碳及合金元素的擴散行為及有關機制仍需深入分析及研究.該論文選擇石油化工裝置常用的1Cr5Mo為母材,以研制成功的0Cr6Mn13Ni10MoTi焊絲為焊接材料制備了異質焊接接頭,經不同條件時效處理后,對異質接頭在時效過程中的組織結構變化及碳和合金元素擴散行為進行分析研究,研究結果表明:10Cr6Mn13Ni10MoTi/1Cr5Mo異質接頭熔合區在時效初期有一定寬度的增碳層出現,隨時效時間延長逐漸變寬,隨時效時間進一步延長增碳層達到最大值之后又逐漸變窄并最后趨于消失.這一增碳層隨時效時間的變化規律與傳統的A302/1Cr5Mo異質接頭在時效過程中的變化規律完全不同.2經透射電鏡分析,0Cr6Mn13Ni10MoTi/1cr5mo合金管異質接頭時效過程初期C從母材一側越過熔合界面與靠近熔合界面的焊縫中的碳化物形成元素Cr形成M3C型碳化物,這不同于A302/1Cr5Mo異質接頭的碳化物類型M23C.型碳化物,而M3C型碳化物在高溫下不穩定,長期時效以后會發生分解.30Cr6Mn13Ni10MoTi/1Cr5Mo異質接頭時效初期形成的M3C長期時效以后發生分解,分解出的CCr向遠離熔合界面的焊縫中擴散,而MnNi通過偏聚、回溶機制在焊縫擴散,這是與A302/1Cr5Mo異質接頭不同的擴散機制.4初步建立了0Cr6Mn13Ni10MoTi/1Cr5Mo異質接頭的碳擴散方程.該方程基本可以描述所研制的0Cr6Mn13Ni10MoTi新型焊接材料的異質接頭在時效過程中碳的擴散行為.

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