浅谈不锈钢堆焊层铁素体测算方法

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1、浅谈不锈钢堆焊层铁素体测算方法TheResearchesoftheGauging&CalculatingMethodsOfFerriteContentinStainlessBuild-upWeld大连东北核工业设备无损检测有限公司范业军内容摘要本文对加氢反应器制造工程技术条件中奥氏体不锈钢堆焊层铁素体含量测算方法做一简介，通过分析对比以及试验研究提出粗浅看法，仅做参考。Basedonanalysis's,compares,testsandresearches,thispaperintroducesthegaugingandcalculatingmethodso

2、fferritecontentinstainlessbuild-upweldprovidedbyspecificationsforproducingthehydro-processingreactors.11引子随着我国石化行业大型成套装置国产化进程的加快，我厂承接高温高压临氢设备和耐腐蚀设备的品种数量也在增加。以临氢设备为例，我厂制造过的材质有以1Cr-0.5Mo钢、1.25Cr-0.5Mo钢、2.25Cr-1Mo为基体，其上堆焊双复层不锈钢。设备的设计温度大多在300～550℃，属热壁加氢反应器。这类设备制造技术条件有多种，我们接触的具有代表性的有如下版本

3、：（1）中石化北京设计院的《15CrMo(1Cr-0.5Mo)钢板制临氢设备制造技术条件》(简称“A”)。（2）中石化北京设计院的《XXX炼油厂催化重整-柴油加氢联合装置加氢反应器说明书》(简称“B”)。（3）中石化洛阳石化工程公司的《XXX炼油厂改扩建工程加氢精制反应器技术要求》(简称“C”)。（4）雪佛龙技术开发公司(ChevronResearchandTechnologyCompany)的《Cr-Mo低合金钢制加氢反应器技术条件》(简称“D”)。上述版本的技术条件均适用于炼厂中的加氢精制、催化重整等装置中以Cr-Mo钢为基材的加氢反应器。都要求有一定厚度

4、（6~6.5mm）的双复层堆焊（309+347型或309L+347L型）（D版本还规定，可以双复层，也可单复层只堆焊347型）。其耐腐蚀层的厚度均规定为3mm或按图样，且耐蚀层的铁素体含量要控制在一定范围（3～11%）。但在铁素体测算方法上，存在明显差异，本文对此做出评论。2对堆焊层化学成分及铁素体含量的要求2.1铁素体含量的控制焊缝中有一定量铁素体能降低焊缝金属的热裂倾向，提高耐晶间腐蚀性能。文献[1]指出：焊缝中的δ5相可以打乱单一奥氏体柱状晶的方向性，避免贫铬层贯穿于晶粒之间构成腐蚀介质的集中通道；敏化加热时，富铬碳化物最易于在两相界面δ相一侧形核，从而

5、大大减少了沿奥氏体晶界碳化物的析出。但铁素体含量高，不仅在某些介质中会引起选择性腐蚀[2]，而且会造成σ相脆化。加氢反应器制造过程中往往经过多次650℃以上的热处理，累计时间可达到20多小时，且设备长期在高温下运行，可能使堆焊层的铁素体发生δ→σ相的转变，造成堆焊层的脆化。因此，对铁素体含量必须予以控制。文献[3]指出：δ相含量应不超过9%；文献[2]推荐控制在4～12%。上述版本对铁素体含量控制范围以及测算方法不同，其中版本B提出了两套要求：对于工艺评定，δ相按Schaeffler图计算，4～10%合格；对于产品焊接，既要求按Schaeffler图计算，3～

6、10%合格，又要求用磁性仪测量，此时要求显示数据≤13%为合格(超过时允许用Schaeffler图验证，不合格必须返修)。各版本对铁素体含量及测算方法的规定详见表1。表1对铁素体的要求版本含量测算方法A4~10%磁性仪，Schaeffler图作参考B4~10%Schaeffler图C3~10%Delong图D3~11FN磁性仪1.2化学成分的控制焊缝金属的耐蚀性和铁素体含量，很大程度上取决于于化学成分。上述版本对C,Cr,Ni,Nb四种元素均有规定，对其他元素的要求有差异，详见表2。5表2对化学成分的要求，%版本CSiMnCrNiSPCuNbMoA0.04//

7、18.0~20.08.0~13.0///≥10C/B0.050.901.0~2.518.0~21.09.0~11.00.030.040.208C~1.00.5C0.050.901.0~2.518.0~21.09.0~11.00.030.040.58C~1.00.5D0.080.300.5~2.518.0~21.09.0~11.00.030.040.758C~1.00.75备注:①除表中规定元素外，还应分析出Si、S、Mn的含量提供给用户。②其中包含Ta元素。版本A,B,C要求耐蚀层有效厚度3mm，并规定在表面以下某个位置取样；版本D规定按图纸要求取样。53铁素

8、体的测算方法3.1Schaeffler