加氢反应器用2.25Cr-1Mo-0.25V电弧熔丝增材制造工艺基础研究

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加氢反应器主要用于石油炼制中重质油的加氢裂化、加氢精制和催化重整等工艺过程,是现代炼油工业的重大关键设备,但是传统工艺研制加氢反应器时具有加工周期长、材料利用率低等弊端。电弧熔丝增材制造技术是金属增材技术的一种,不仅成形效率高而且成本低,尤其适合大型复合金属构件的制造。本文采用冷金属过渡技术,以加氢反应器用2.25Cr-1Mo-0.25V为母材,一种实心合金焊丝为填充材料,研究了电弧熔丝增材成形试样的微观组织形貌、不同工艺参数下成形尺寸和力学性能的变化规律以及模拟最小焊后热处理对成形试样力学性能的影响。电弧熔丝增材制造的试样,其尺寸和宏观形貌受到工艺参数的直接影响。较大的线能量密度会使得单层单道焊缝的熔宽和余高更大,但适中的线能量密度有利于降低多层单道成形时的表面波度。当焊接速度处于较高的水平时,在起弧段和稳定段之间将出现颈缩现象。热影响区的宽度、深度和面积均随着线能量密度的增大而增大,但是奥氏体平均晶粒尺寸受工艺参数的影响较小,多在24~29μm之间。经历热循环时,热影响区内部将发生M-A岛的分解和碳化物的析出。力学性能的测试结果表明,热影响区的存在将恶化试样结合处的力学性能。增材试样的横向(与扫描方向平行为横向,与增材方向平行为纵向)力学性能与取样高度有关,且横纵向的力学性能存在明显差异,尤其是塑性。在线能量密度增大时横纵向的伸长率差异将由45.1%降低至10%左右。模拟最小焊后热处理会降低成形试样的抗拉强度,但是能够有效提升因为热影响区的存在而恶化的塑性,伸长率可以提高超过一倍,且能够显著降低热影响区和增材区的硬度,使得各区域的硬度分布趋于一致。
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