加氢反应器2.25Cr-1Mo-0.25V钢堆焊不锈钢应用研究

论文摘要

加氢反应器是现代炼油工业的重大关键设备,该设备主要用于石油炼制或重质油的加氢裂化、加氢精制以及催化重整、脱硫、脱除重金属等工艺过程。随着国际石油工业设备向自动化、大型化的方向发展,所用加氢反应器设备的尺寸也愈来愈大,原来一直被广泛采用的2.25Cr-1Mo钢难以满足需求。而且采用2.25Cr-1Mo钢制造的反应器在长期使用中也曾暴露出如高温回火脆化、不锈钢焊缝的氢脆以及不锈钢堆焊层氢致剥离现象等损伤问题。发达国家新的加氢反应器近年来已开始使用新的钢种——2.25Cr-1Mo-0.25V钢,新钢种在强度、韧性较传统钢种有较大提高,并且具有优秀的抗高温回火脆化、抗氢脆、抗不锈钢堆焊层氢致剥离性能。因此,研究2.25Cr-1Mo-0.25V钢的组织性能、焊接性以及在2.25Cr-1Mo-0.25V钢堆焊0Cr20Ni10Nb钢的堆焊工艺研究和工程应用中堆焊质量控制,对于开发研究大型的2.25Cr-1Mo-0.25V钢加氢反应器具有重要的理论价值和实际应用意义。国内2.25Cr-1Mo-0.25V钢加氢反应器的产品制造在国内还刚刚起步,仅有少数公司能够制造该钢种的大型反应器。本论文以开发研究应用该钢种的反应器制造技术为目标,特别是在加氢设备生产的关键加工方法——2.25Cr-1Mo-0.25V钢堆焊0Cr20Ni10Nb不锈钢的工程应用理论及加工方法还进行了较细致的应用研究。论文具体针对加氢反应器的制造技术,分别就2.25Cr-1Mo-0.25V的理化性能、不同热处理工艺对材料力学性能的影响机理、回火脆化倾向的评定数据及技术、2.25Cr-1Mo-0.25V钢的焊接性理论分析以及模拟样件的斜Y型坡口焊接裂纹试验、焊接热影响区最高硬度试验、抗再热裂纹试验、进行了较深入的探讨,并结合生产实际进行了2.25Cr-1Mo-0.25V钢的堆焊工艺评定,具体对60mm、90mm带极堆焊进行了相关焊接试验,经过试验分析和工艺优化获得了满足技术条件要求的化学成分均匀的堆焊层组织,同时分析了堆焊缺陷的影响要素,制定出了较为合理的堆焊工艺,为该产品工程现场生产应用和质量控制提供了技术支撑。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.1.1 课题的研究背景
• 1.1.2 研究问题的理论价值和应用意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 加氢反应器制造技术的发展历史
• 1.2.2 加氢反应器用钢的开发和应用
• 1.2.3 加氢反应器的腐蚀与内壁堆焊
• 1.3 本文的研究目的和研究内容
• 1.3.1 本文的研究目的
• 1.3.2 本文研究的主要内容
• 2 2.25Cr-1Mo-0.25V 钢材料性能研究
• 2.1 加氢反应器的制造
• 2.1.1 设备主要技术参数
• 2.1.2 设备制造流程简述
• 2.2 材料性能分析
• 2.2.1 材料化学性能分析
• 2.2.2 材料力学性能分析
• 2.3 不同热处理工艺对材料力学性能影响
• 2.3.1 退火工艺的影响
• 2.3.2 正火工艺的影响
• 2.4 回火脆化倾向的评定
• 2.4.1 回火脆化倾向的评定参数
• 2.4.2 回火脆化倾向的评定数据及计算
• 3 2.25Cr-1Mo-0.25V 钢焊接性能
• 3.1 焊接性分析
• 3.2 斜Y 型坡口焊接裂纹试验
• 3.3 焊接热影响区最高硬度试验
• 3.3.1 焊条电弧焊试验
• 3.3.2 埋弧自动焊试验
• 3.3.3 小结
• 3.4 抗再热裂纹试验
• 3.5 结论分析
• 4 加氢反应器堆焊技术
• 4.1 堆焊层的主要指标
• 4.2 堆焊工艺设计
• 4.2.1 带极堆焊材料的确定
• 4.2.2 焊接规范参数控制
• 4.3 堆焊试验
• 4.3.1 不锈钢带极埋弧和电渣堆焊工艺试验
• 4.3.2 60×0.5mm 不锈钢电渣带极堆焊
• 4.3.3 90×0.5mm 不锈钢电渣带极堆焊
• 4.3.4 本章小结
• 5 带极堆焊质量控制
• 5.1 堆焊主要缺陷及成因分析
• 5.1.1 堆焊层缺陷的防止
• 5.1.2 带极堆焊复层下的裂缝
• 5.1.3 奥氏体不锈钢堆焊层氢剥离
• 5.2 带极电渣堆焊工艺试验过程的主要因素和控制措施
• 5.2.1 堆焊工艺的控制
• 5.2.2 焊后热处理工艺参数
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献