模拟焊后热处理制度对临氢12Cr2Mo1R钢板性能的影响

第１８卷第１期　２０１２年２月　・宽厚板　ＷＩＤＥ　ＡＮＤ　ＨＥＡＶＹ　ＰＬＡＴＥ　Ｖ０１．１８．Ｎｏ．１　Ｆｅｂｒｕａｒｙ　２０１２。５‘　试验研究・　模拟焊后热处理制度对临氢１２Ｃｒ２ＭｏｌＲ　钢板性能的影响　吴艳阳　温冰牛红星　张萌　（舞阳钢铁有限责任公司）　摘要介绍了模拟焊后热处理制度对临氢１２Ｃｒ２ＭｏｌＲ钢板性能的影响，结果表明：相同的模拟焊后温　度下，随着模拟焊后时间的延长，钢板的强度降低，延伸率升高，模拟焊后时间的延长对钢板的冲击性能、晶粒　度、显微组织影响不大。　关键词模拟焊后热处理强度延伸率　Ｔｈｅ　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　Ｐｏｓｔ　Ｗｅｌｄｉｎｇ　Ｈｅａｔ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　１２Ｃｒ２Ｍｏｌ　Ｒ　Ｓｔｅｅｌ　Ｐｌａｔｅ　ｉｎ　Ｈｙｄｒｏｇｅｎ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　Ｗｕ　Ｙａｎｙａｎｇ，Ｗｅｎ　Ｂｉｎｇ，Ｎｉｕ　Ｈｏｎｇｘｉｎｇ　ａｎｄ　Ｚｈａｎｇ　Ｍｅｎｇ　（Ｗｕｙａｎｇ　Ｉｒｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔｅｅｌ　Ｃｏ．Ｌｔｄ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｆ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ＰＷＨＴ　ｓｃｈｅｄｕｌｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　１２Ｃｒ２Ｍｏｌ　Ｒ　ｓｔｅｅｌ　ｐｌａｔｅ　ｉｎ　ｈｙｄｒｏｇｅｎ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈ　ｔｈｅ　ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ　ｏｆ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｐｏｓｔ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ｈｅａｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｄｕｒａ—　ｔｉｏｎ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ＰＷＨＴ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．ｔｈｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ｐｌａｔｅ　ｄｅｃｒｅａｓｅｓ　ａｎｄ　ｔｉｌｅ　ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ　ｒｍｉｏ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｔｈｅ　ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｅ　ｐｏｓｔ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ｈｅａｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｄｕｒａｔｉｏｎ　ｈａｓ　ｌｉｔｔｌｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ，ｇｒａｉｎ　ｓｉｚｅ　ａｎｄ　ｍｉｅｒｏｓｔｍｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔｅｅｌ　ｐｌａｔｅ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ＰＷＨＴ，Ｓｔｒｅｎｇｔｈ，Ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ　ｒａｔｉｏ　０前言　高分项目。由于制造厂在把钢板卷成简体后，要　进行多次焊后热处理，故临氢１２Ｃｒ２ＭｏｌＲ钢板均　要求模拟焊后的性能。研究模拟焊后热处理制度　对临氢１２Ｃｒ２ＭｏｌＲ钢板性能的影响，对钢板以后　焊后热处理（简称ＰＷＨＴ）在锅炉及压力容　器等焊接结构的产品制造过程中占有重要的地　位。其主要目的是改善焊接接头的组织性能¨Ｊ，　软化淬硬区，降低硬度、提高韧性及蠕变极限，防　止焊接结构的脆性破坏　；松弛或消除焊接应　力，防止延迟裂纹的产生和扩展，提高焊接结构的　的生产工艺的制定具有重要的指导作用。　１试验材料　试验材料选用舞钢生产的７６　ｍｍ厚临氢　１２Ｃｒ２ＭｏｌＲ钢板，其化学成分见表１。　使用可靠性和寿命。临氢１２Ｃｒ２ＭｏｌＲ钢被广泛　应用于国内石油化工行业的加氢反应器项目和热　表１化学成分／％　・６・　宽厚板　第１８卷　０　∞∞∞∞∞∞７　６　５Ｂ（ＩＷ，　试验样生产工艺流程：电炉炼钢一ＬＦ炉精炼　对试验钢板头部和尾部厚度１／４位置切取科　一ＶＤ炉真空脱气　喂丝一模铸／连铸＿清理加　研样坯，执行以上４种模拟焊后热处理工艺，随后　热一轧板一探伤一正火（可加速冷却）一回火。　进行常温拉伸试验和一３０℃低温冲击试验及晶　随后在钢板上取科研试样进行模拟焊后热处理试　粒度、金相组织观察。　验。　２试验结果　模拟焊后热处理工艺采用４种工艺制度：　２．１拉伸性能　６９０　ｃ【＝×６　ｈ，空冷；６９０℃×６　ｈ，控制装出炉温度　钢板交货状态及经不同模拟焊后热处理后拉　为３００℃，升降温速度≤１００　ｏＣ／ｈ；６９０℃×２６　伸性能如表２、图１所示。　ｈ，空冷；６９０℃×２６　ｈ，控制装出炉温度为３００　ｏＣ，　升降温速度≤１００　ｏＣ／ｈ。　，似　表２钢板交货状态及模拟焊后热处理状态下的拉伸性能　似　，注：“Ｔ”表示头部，“ｗ”表示尾部。　１Ｏｏ０　９０ｏ　８ｏｏ　７０ｏ　６００　毳５０ｏ　疆４００　３ｏｏ　２ｏｏ　ｌｏｏ　Ｏ　制度１制度２制度３制度４制度５　制度１制度２制度３制度４制度５　试样状态　试样状态　制度１：正火＋回火；制度２：正火＋回火＋６９０℃×８　ｈ．控制装出炉温度及升降温速度；制度３：正火＋回火＋６９０℃ｘ　８　ｈ，空冷；　制度４：正火＋回火＋６９０　ｏＣ×２６　ｈ，控制装出炉温度及升降温速度；制度５：正火＋回火＋６９０℃Ｘ２６　ｈ，空冷。　图Ｉ　钢板头、尾部不同状态下的拉伸性能　由表２、图ｌ可以看出，钢板交货状态下具有　升，断面收缩率变化不大。随着模拟焊后热处理　较高的抗拉强度和屈服强度，钢板经模拟焊后热　时间的延长，钢板的抗拉强度、屈服强度逐渐下　处理后，其抗拉强度、屈服强度均下降，延伸率上　降，钢板的延伸率逐渐升高，断面收缩率变化较复　　∞　∞如剥∞　∞∞　誊・８・　宽厚板　第ｌ８卷　钢板在不同热处理状态下拉伸性能差别较大。钢　板交货状态下具有较高的抗拉强度和屈服强度，　物析出量随之增大，固溶强化效果的减弱导致钢　板的拉伸性能降低。因此钢板随着模拟焊后时间　的延长，钢板的抗拉强度、屈服强度逐渐降低。　但其延伸率和断面收缩率均较低。经模拟焊后热　处理后，其抗拉强度和屈服强度均有降低的趋势，　延伸率和断面收缩率均降低。在相同的模拟焊后　热处理的温度下，随着时间的延长，钢板的抗拉强　度和屈服强度均呈降低的趋势。　从钢板的冲击性能、组织检验结果看出，钢板　交货状态、最小模拟焊后热处理状态、最大模拟焊　后热处理状态冲击功均较高，组织均为回火贝氏　体组织。且钢板的冲击功、基体组织随着热处理　出现上述性能变化规律，是因为模拟焊后热　状态的变化保持不变，这是由于Ｉ临氢１２Ｃｒ２ＭｏｌＲ　处理的过程相当于一个时效过程。随着时效时候　钢本身的特性及生产工艺决定。由于其含有大量　的延长，钢板的拉伸性能逐渐恶化。由钢板的金　的Ｃｒ、Ｍｏ等强碳化物形成元素，并且有害元素Ｐ、　相组织检验结果可以看出：钢板经正火＋回火热　Ｓ、Ａｓ、Ｓｎ、Ｓｂ均控制在较低的含量。一方面合金　处理后，其组织为回火贝氏体，可以看出明显的奥　元素提高了钢的淬透性，保证钢板获得单一的回　氏体晶界，其晶内析出大量的弥散的点状合金碳　火贝氏体组织；另一方面钢板经正火、回火处理　化物。经６９０　ｏＣ×６　ｈ（控制升降温速度和装出炉　后，形成的合金碳化物较稳定，其形态并不随着模　温度）模拟焊后热处理后，晶内析出物明显增多，　拟焊后时间的延长而发生明显变化。合适的生产　且在奥氏体晶界上析出一定量的合金碳化物。钢　工艺，特别是在钢的冶炼过程中，各有害元素含量　板经６９０　ｏＣ×６　ｈ（空冷）模拟焊后热处理后，晶内　均控制在较低的水平、轧制过程中采用了控轧工　及晶界均析出颗粒状合金碳化物，形貌与钢板经　艺、钢板正火时采用了加速冷却的生产工艺，保证　６９０℃×６　ｈ（控制升降温速度和装出炉温度）形　了钢中单一的组织、稳定的碳化物，从而保证了钢　貌接近。进一步延长模拟焊后保温时间，钢板经　板的冲击性能和晶粒度均达到较高的水平。　６９０　ｃ【＝×２６　ｈ（控制升降温速度和装出炉温度）模　４结论　拟焊后热处理后，晶内、晶界析出物进一步增多，　（１）随着模拟焊后热处理保温时间的延长，　晶内析出物尺寸不变，呈弥散状分布。对于Ｃｒ—　钢板的强度降低，延伸率升高。　Ｍｏ钢板，其成分中含有Ｃｒ、Ｍｏ等强碳化物形成　（２）Ｃｒ—Ｍｏ钢板在交货状态、最小模拟焊后　元素，强烈推迟奥氏体向珠光体的转变，所以钢板　热处理状态、最大模拟焊后热处理状态为单一的　经正火、回火热处理后，组织为回火贝氏体，具有　回火贝氏体组织，均具有良好的冲击韧性。　良好的冲击性能和拉伸性能。Ｃｒ—Ｍｏ钢中强度　主要依靠Ｃ元素、合金元素的固溶强化以及在晶　参考文献　界及晶内析出碳化物的析出强化效果来实现。　１　日本高压技术协会应力退火（ＳＲ）委员会．压力容器焊后热处　当经模拟焊后热处理后，一方面钢中合金元　理．机械工业出版社．　２　ｌ　ｅｅ　Ｓ，ＫｉｍＢ　Ｃ，Ｋｗｏｎ　Ｄ．Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏｓｔｍｅｔｕｒｃ　ａｎｄ　ｆｒａｃｔｕｒｅ　素以合金碳化物的形式析出，增加了析出强化的　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｉｎ　ｗｅｌｄ　ｈｅａｔ—ａｆｆｅｃｔｅｄ　ｚｏｎｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅｒｍｏｍｅｎｃｈａｎｉｃａｌｌｙ　效果。另一方面钢中固溶的合金元素含量减少，　ｃｏｎｔｒｏｌｌｄｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ　ｓｔｅｅｌｓ［Ｊ］．Ｍｅｔａｌｌ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ，１９９２，２３Ａ：　降低了固溶强化的效果。但由于Ｃｒ—Ｍｏ钢中固　２８０３—２８１６．　溶强化效果占主导作用，ｃ和合金元素的析出造　成固溶强化减弱量大于析出强化对钢板强度的增　吴艳阳，男，２００７年毕业于钢铁研究学院和河南科技大　学，材料工程专业，硕士，工程师。　量，所以钢板交货状态下的强度高于钢板经最小　模拟焊后热处理下的强度。随着模拟焊后时间的　收稿日期：２０１１—１０—１５　延长，钢中固溶的合金元素进一步减少，合金碳化