2第二章材料分析

2021-03-06 18:23:40 字數 4214 閱讀 7863

加氫精製反應器所採用的主要材料是2.25cr-1mo,其個別附件採用q235a以及0cr18ni10ti進行製作加工。

1)材料的焊接性分析

1.1加氫精製反應器焊接工藝準備

焊接工藝準備階段的主要工作是進行產品圖樣的焊接工藝性審查,制定產品焊接方案,提出焊接工藝評定專案,編制新材料採購規程,提出焊工培訓考試專案以及編制新工藝,新材料工藝試驗方案和編制焊接新裝置,新工裝任務書。

產品圖樣的焊接工藝性審查時焊接工藝設計準備階段的重要環節

首先對高加器進行焊接工藝性審查,下圖為分別為加氫精製反應器殼體材質簡圖和加氫精製反應器主要焊接接頭的位置,接頭型別和編圖圖1加氫精製反應器殼體材質簡圖

圖2加氫精製反應器主要焊接接頭位置,接頭型別和編號圖

1.2)低碳鋼焊接特點

低碳鋼含碳量低,錳、矽含量少,在通常情況下不會因焊接而引起嚴重組織硬化或出現淬火組織。這種鋼的塑性和衝擊韌性優良,其焊接接頭的塑性、韌性也極其良好。焊接時一般不需預熱和後熱,不需採取特殊的工藝措施,即可獲得質量滿意的焊接接頭,故低碳鋼鋼具有優良的焊接效能,是所有鋼材中焊接效能最好的鋼種。

1.3低碳鋼焊接要點

(1)埋弧焊時若焊接線能量過大,會使熱影響區粗晶區的晶粒過於粗大,甚至會產生魏氏組織,從而使該區的衝擊韌性和彎曲效能降低,導致衝擊韌性和彎曲效能不合格。故在使用埋弧焊焊接,尤其是本次工藝焊接厚板,應嚴格按經焊接工藝評定合格的焊接線能量施焊。

(2)在現場低溫條件下焊接、焊接厚度或剛性較大的焊縫時,由於焊接接頭冷卻速度較快,冷裂紋的傾向增大。為避免焊接裂紋,應採取焊前預熱等措施。

1.4 2.25cr-1mo

2.25cr-1mo鋼,化學成分見表1,力學效能見表2

表1 2.25cr-1mo化學成分

表2 2.25cr-1mo力學效能

2.25cr-1mo鋼是高壓加氫裂化裝置中的最常用的一種抗氫鋼。這種鋼的合金質量分數接近4%,其淬硬傾向較高,焊條電弧焊熱影響區的冷裂敏感性較高。

150℃以下的低溫預熱不足以防止冷裂紋的形成,而必須採取200℃以上的高溫預熱措施。但是過高的預熱溫度又能導致厚壁焊縫熱裂紋的形成,在實際生產中。採用150℃預熱和150℃後熱來解決上述矛盾。

對於預熱和層間溫度,應注意以下幾點:

① 整個焊接過程中的層間溫度不應低於預熱溫度。

② 要保證焊件內外表面均達到規定的預熱溫度。

③ 對於厚壁容器,必須注意焊前、焊接過程和焊接結束時的預熱溫度基本保持一致並將實測預熱溫度做好記錄。

④ 若容器焊前進行整體預熱不僅費時而且耗能。實際上,作區域性預熱可以取得與整體預熱相近的效果,但必須保證預熱區寬度大於所焊厚度的4倍,且至少不小於150mm。

⑤ 預熱與層間溫度必須低於母材的mf點(馬氏體轉變結束點),否則當焊件經sr處理後,殘留奧氏體可能發生馬氏體轉變,其中過飽和的氫逸出會促使鋼材開裂,如對12cr2mo1的預熱和最高層間溫度應低於300℃。

⑥ 鋼材下料進行熱切割時,類似焊接熱影響區的熱迴圈,切割邊緣的淬硬層可能成為鋼材捲製或沖壓時的裂源。因此,也應適當預熱。

1.5 防止熱裂紋

①嚴格控制母材和焊材種加劇在熱裂紋的合金成分,應在保證鋼材熱強性的前提條件下,將v,ti,nb等合金元素的質量分數控制在最低的允許範圍內。

2 選用高溫塑性優於母材的焊接填充材料。

3 適當提高預熱溫度和層間溫度,以縮小焊接接頭過熱區的寬度,控制晶粒長大。

4 選擇合理的熱處理規範,盡量縮短在敏感溫度區間的保溫時間。

⑤合理設計接頭的形式,以降低接頭的拘束度。

⑥採用低熱輸入焊接方法和工藝。

⑦焊縫熱影響區具有不同程度的淬硬傾向,焊縫和熱影響區對冷裂紋都比較敏感。電弧焊時,各種冷卻速度下都可能在熱影響區形成馬氏體組織,鋼中碳和合金元素的含量愈高,熱影響區的淬硬傾向就愈大,同時金相組織中的馬氏體組織的比例就愈高。因此,在擬定其焊接工藝時,應以防止接頭各區馬氏體組織和冷裂紋形成及防止熱影響區淬硬變脆為基本出發點。

2) q235a

它是五種碳素結構鋼鋼號中使用最廣泛的一種。q235鋼有a、b、c、d四個質量等級,質量等級是按碳、硫、磷含量的控制範圍、脫氧程度、允許使用的最低溫度以及是否要求做衝擊試驗劃分的,d級質量最高,a級最低。

q235-a可製作螺栓等緊韌體,但不得用作製造壓力容器殼體等主要受元件。q235-b和q235-c的板材可捲制設計壓力不大於1.6 mpa和2.

5 mpa的殼體,壓制釘頭,製作補強圈,其鍛件可用於製造pn≤1.6 mpa的容器法蘭與管法蘭(q235-c可製造pn≤2.5 mpa的容器法蘭)。

q235一般在熱軋狀態下使用,必要時可進行900 ~ 930℃正火,滲碳件在900 ~ 930℃滲碳,再經780 ~ 800℃ 淬火(鹽水或鹼水),180 ~ 240℃ 回火。焊接效能良好,手工焊焊條用j422、j426、j427,埋弧焊焊絲用h08,焊劑牌號hj431.

q235的化學成分及力學效能如下表所示:

表3 q235化學成分

表4 q235 力學效能

注:技術標準為gbt700-2006《碳素結構鋼》

通過碳當量所謂碳當量是將鋼鐵中各種合金元素折算成碳的含量。碳素鋼中決定強度和可焊性的因素主要是含碳量。合金鋼(主要是低合金鋼)除碳以外各種合金元素對鋼材的強度與可焊性也起著重要作用。

為便於表達這些材料的強度效能和焊接效能便通過大量試驗資料的統計簡單地以碳當量來表示。以下為碳當量公式:

ce(%)=c+mn/6+(cr+mo+v)/5+(ni+cu)/15

式中:該式主要適用於中、高強度的非調質低合金高強度鋼(σb=500~900 mpa。當板厚小於20 mm,ce(%)<0.

40%時,鋼材淬硬傾向不大,焊接性良好,不需預熱;ce(%)=0.40%~0.60%,特別當大於0.

5%時,鋼材易於淬硬,焊接前需預熱。

將表4數值代入上述公式求的碳當量為[c]= 0.27%< 0.4%時,鋼材焊接冷裂紋傾向不大,焊接性良好,本產品板厚為87mm,所以焊前需預熱,焊後也進行熱處理。

①裂紋產生的原因分析

q235a鋼的化學成分不穩定,含c量偏高以及磷、硫等雜質的增加是產生裂紋的主要原因。焊接時採用的電流過大,溫度公升高,焊縫區與周圍的金屬溫差大,冷卻速度快,焊縫金屬的結晶收到周圍金屬的牽制,產生熱應力而造成裂紋。構件較厚剛性過大,產生內應力的作用也是產生熱裂紋的原因之一。

②防止裂紋產生的措施

選擇適宜的焊條以及焊接規範,做好焊前的準備工作,施焊前應將焊道中的油汙、鐵鏽等雜質清理乾淨,在使用焊條電弧焊進行焊接時,焊前按照規定對所使用的焊條進行烘乾。合理增加熔池的寬度,盡量填滿弧坑。

1.3 0cr18ni10ti的焊接性分析

本品的隔板所採的材料是 0cr18ni10ti,經過複檢測定其化學成分見下表:

表5 0cr18ni10ti抽檢樣品化學成分

表6 0cr18ni9ti力學效能

0cr18ni10ti 屬於18-8型奧氏體不鏽鋼,焊接性特點主要體現於以下幾個方面

1焊接接頭的熱裂紋

1)焊縫金屬凝固期間存在較大的拉應力,這是產生凝固裂紋的必要條件,奧氏體不鏽鋼的導熱率小,線膨脹係數大,降溫時焊接接頭必然承受較大的拉應力,這也促成了各種熱裂紋的產生。

2)方向性強的焊縫柱狀晶組織,有利於有害雜質的偏析及晶間液態夾層的形成。

3)母材及焊縫的合金組成比較複雜。含鎳量高的合金對硫和磷形成易熔共晶更為敏感。

2避免奧氏體不鏽鋼產生熱裂紋的途徑

1)焊縫金屬中增添一些鐵素體組織,是焊縫成為奧氏體-鐵素體雙向組織,能有效的防止焊縫熱裂紋的產生。這是由於鐵素體能溶解較多的硫、磷等微量元素,使其在晶界上的數量大大減少。同時由於奧氏體晶界上的低熔點雜質被鐵素體分散隔開,避免了低熔點雜質的網狀分布,從而阻礙了熱裂紋的拓展和延伸。

常用促成鐵素體元素有cr mo v 等。

2)控制焊縫金屬中的cr ni比,對於18-8型不鏽鋼來說,當焊接材料的cr ni比小於1.61時,就容易產生熱裂紋。

3)嚴格控制硼、硫、磷、硒等又喊元素的含量,以防止熱裂紋的產生。

4)採用適當的焊接坡口或焊接方法使母材金屬在焊縫金屬中的比例減少,(小的熔合比)盡量選用低氫型焊條和無氧焊劑,以防止熱裂紋的產生。

5)選用小的熱輸入(小電流快速焊)在多層焊接時,要等前一層焊道冷卻再焊接下一道焊縫,層間溫度不宜過高,避免焊縫過熱,避免擺動焊接,採用窄焊道操作技能。

6)選擇合理的焊接結構、接頭形式和順序,儘量減少焊接應力,可以減少熱裂紋。收弧要慢,盡量填滿弧坑,避免弧坑裂紋的產生

3 δ相導致的脆化

一些奧氏體不鏽鋼在650~850攝氏度高溫持續服役過程中會發生δ相脆化。羽狀組織的δ相催化效果極壞,使塑性,韌性及持久強度都大大降低,對於18-8不鏽鋼當溫度超過850攝氏度時,δ相就不會析出。當含ni量很大的時候,很少發生δ相脆化,可以長時間穩定工作。

第二章工作分析

15 工作分析簡史 選擇 1 古代的工作分析思想工作分析的思想萌芽在蘇格拉底時代,蘇格拉底提出人與工作匹配的最初思想。2 近代的工作分析思想現代工作分析思想起源於美國。泰羅對工作分析研究的主要貢獻是 尋找最佳的工作方法。採用物質刺激來維持工人的積極性。第一次世界大戰期間,美國設立了 軍隊人事分類委員...

第二章工作分析

第二章工作分析 人力資源 管理的最基本工具 第一節工作分析概述 一 工作分析內涵 簡單地講,工作分析就是對某一種特定的工作做出明確界定,並確定完成這一工作需要有什麼行為的過程,為這一工作收集所有與它相關的資訊並進行評價的系統工程。它包括工作說明 任職條件等。職務分析 1 who 誰來完成這項職務 2...

第二章工作分析

第一節工作分析概述 古代的工作分析思想 工作分析的思想萌芽在蘇格拉底時代,蘇格拉底提出人力資源管理最重要的是要實現 人與工作匹配 在我國周代,選拔 要進行 詩 書 禮 樂 騎 射 六方面的測試,這是工作分析較為成熟的具體應用。近代的工作分析思想 起源於美國,近代工作分析的應用從泰勒的 時間動作研究 ...