球罐用B610CF钢板冲击与断裂性能试验研究.pdf

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1、第38卷第6期化工机械673球罐用B61OCF钢板冲击与断裂性能试验研究汪辉。章敏(合胆通用机械研究院)摘要针对宝山钢铁股份有限公司开发的B6IOCF钢板及其焊接接头的冲击及断裂性能进行了系统的试验研究。结果表明：钢板调质状态和调质+消除应力热处理状态在一20℃时都具有较高的冲击性能，钢板和焊接接头在一20℃时都有着良好的断裂韧度，该钢用于一20℃以上工况的球罐是完全可行的，所用焊接材料与母材匹配且焊接工艺合理。关键词B610CF钢冲击性能断裂韧性中图分类号TQ053．2文献标识码A文章编号0254-6094(2011)06-0673-05随着石油化工等行业的迅速发展，对乙烯

2、、丙烯一类化工原料的储存工况提出了更苛刻的低温、高压等要求⋯。在球罐用材方面国内日前主要有两个发展方向¨1：一类是R。485—620MPa级正火状态使用的中强度低温钢，国内新开发成功的钢号有15MnNiNbDR(R。520～640MPa)等；另一类是R。610—730MPa级调质状态使用的低温高强钢，国内最早由武汉钢铁(集团)公司生产的07MnCrMoVR等。由于第二类钢在球形储罐选材方面有着明显的强度和韧性的优势，所以这几年各大钢厂都加大了研究投入的力度。宝山钢铁股份有限公司研制了B610CF钢，为准确掌握该钢全面的性能情况，尤其是焊接和焊后消除应力热处理(SR处理)对钢板

3、及焊接接头冲击性能和断裂性能的影响，同时为高参数乙烯球罐国产化积累数据，笔者对该钢板及其焊接接头的冲击和断裂性能开展了系统的试验研究。1试验用材1．1钢板试验用B610CF钢板由宝山钢铁股份有限公司生产，热处理状态为调质(淬火+640。C回火)，选用规格厚度为32ram，钢板炉号为169984。钢板的化学成分(成品分析)见表1，主要力学性能见表2。表1钢板化学成分％1．2焊条采用配套的上海电力修造厂有限公司生产的J607RH焊条，规格为舭．0mm，批号06H40J-125。焊条焊前经400"12×1h烘干，放入150。C保温箱中，随用随取Ⅲ。其熔敷金属化学成分、力学性能分别见

4、表3、4。甘油法测得焊条扩散氢含量为·汪辉，男。1975年6月生，高级工程师。安徽省合肥市，230088。674化工机械2011年1．45mL／1009。表3试验用J6cr7H焊条熔敷金属化学成分2试验方法及结果％2．1钢板冲击性能试验表4试验用J607H焊条熔敷金属力学性能冲击试样的取样方向都垂直于钢板的轧制方向(横向)，分别在钢板表层、t／4、t／2处取样，试样的轴线分别位于钢板厚度方向，试样具体尺寸及其试验方法执行GB／T229—2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》，系列冲击温度分别为20、0、一20、一40、一60、一80、一100℃，取3个试样的平均值，试验结果

5、见表5。表5系列温度冲击试验结果由表5可见，在低于一60℃时，钢板t／4处试样及t／2处试样的剪切断面率都很低(20％以下)，差别不大；在一40—2092，各部位试样的剪切断面率都接近100％，差别也不大；在一60℃时，钢板表层试样的剪切断面率远高于t／4处试样与t／2处试样的剪切断面率。试样的SR处理在自动控温热处理炉内进行，温差控制在±2"12，试样随炉升温、保温、降温；具体工艺为580℃X2h，400℃以上升、降温速率控制在50—55℃／h。由试样脆性断面率可换算出剪切断面率(似)，从而绘出相应的曲线H1。SR处理后系列冲击温度分别为20、0、一20、一40、一60、一

6、80、一100℃，取3个试样的平均值，试验结果见表6。表6SR处理后系列温度冲击试验结果2．2钢板及焊接接头的断裂性能试验钢板及焊接接头的断裂性能试验采用裂纹尖端张开位移(CTOD)试验方法。采用三点弯曲试样，试样尺寸及试验方法执行GB／T21143．2007《金属材料准静态断裂韧度的统一试验方法》。试样横向取样，采用直三点弯曲试样(25ram×30ram×160mm)，采用多试样法(每组7—8个试样)测定一20'：E下钢板的CTOD阻力曲线，试样用第38卷第6期化工机械675线切割加预制疲劳裂纹长约15mm。试验在IN—STRON1251型材料试验机上进行，加载跨距都为12

7、0mm，冷却介质为液氮加无水乙醇，过冷度约为2～3℃。焊接接头试样坡口为不对称x形，采用配套焊条。焊接工艺见表7。焊接接头断裂韧度试样取样位置分别包括焊缝金属及焊接热影响区两个部位(图1)。按GB／T21143—2007规定多试样阻力曲线法，测定一20℃下钢板和焊接接头在调质和调质+SR处理两种状态下的CTOD，采用GB／r112l143．2007附录A中“CTOD阻力曲线拟合公式”规定的三参数曲线拟合后的CTOD(tsR-ma)阻力曲线。表7焊接工艺刨上3．5＼孓≥_二二二7／7。／，ri、忒习，，f