中高温压力容器钢15CrMoR及12CrlMoVR的开发

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随着我国经济的迅猛发展,压力容器在国民经济各个领域中的应用日益广泛。然而压力容器属于特种设备,存在一系列危险因素,包括燃烧、爆炸、毒害等。为了保证在安全的基础上使用压力容器设备,需要在生产容器钢的过程中保证可靠的质量。另外,考虑到成本及工艺的简化,在原有生产工艺的基础上进一步优化工艺、提高生产效率、降低成本则是十分必要的。耐热钢15CrMoR及12Cr1MoVR属于中高温压力容器用钢,在石油、化工等领域应用广泛。本文以15CrMoR及12Cr1MoVR为实验钢种,拟在ACC及超快冷工艺条件下,研究此类中高温压力容器用钢的生产工艺,实现减量化生产;结合ACC及超快冷工艺,确定生产工艺条件对中高温容器钢板组织类型及组织转变的影响规律;研究超快冷生产条件对后续热处理工艺的影响。本文具体工作内容及研究结果如下:(1)分析各合金元素对实验钢的作用机理以及各合金元素之间的相互作用对耐热钢组织性能的影响。考虑到实验钢的力学性能、焊接性能以及成本等因素,结合国家标准,设计出合理的实验钢成分。(2)通过单道次压缩实验,研究不同变形温度、变形程度以及变形速率对实验钢变形抗力的影响规律,并建立了实验钢的变形抗力数学模型;研究奥氏体动态再结晶行为,分析高温变形过程中加工硬化和动态软化对变形抗力的影响规律,确定了两种实验钢15CrMoR和12Cr1MoVR的动态再结晶激活能分别为356.4kJ/mol和 271.9 kJ/mol。(3)绘制了实验钢的静、动态CCT曲线。采用热膨胀法和杠杆原理,结合金相组织,分别绘制了过冷奥氏体在未变形和变形条件下的连续冷却转变曲线。分析确定了变形以及冷却速度对实验钢组织的影响规律。结果表明:变形使得CCT曲线向左上方移动,促进铁素体形核,使铁素体和珠光体开始转变温度升高;同时扩大铁素体和珠光体相区。(4)在热模拟实验的基础上,合理设计热轧工艺,控制轧后开冷温度、冷却速度以及终冷温度等参数,分析研究了水冷条件下实验钢板的组织性能,对比常规冷却方式,总结出轧后水冷对实验钢组织性能的影响规律。(5)对热轧后的钢板进行了热处理实验,设计不同热处理工艺参数及冷却方式,分析探究工艺条件对实验钢组织性能的影响规律,确定了最优生产工艺,具体如下:两种钢的热轧及冷却工艺包括加热温度1200℃、开轧温度1 100℃、终轧温度850~900℃、水冷速度20℃/s、终冷温度为600℃;热处理工艺分别为:15CrMoR,890~920℃正火,保温3min/mm,缓冷,700℃回火,保温5min/mm,空冷;12C1rMoVR,950℃ 正火,保温 3min/mm,缓冷,690~750℃ 回火,保温5min/mm,空冷。
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