加氢反应器中不锈钢堆焊层铁素体含量的测定.pdf

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1、2013年第5期加氢反应器中不锈钢堆焊层铁素体含量的测定毛明志（广西区特种设备监督检验院广西530001）摘要：对加氢反应器中堆焊层的铁素体含量重要性做出简单的介绍，介绍了检测奥氏体不锈钢中铁素体含量的三种常用方法：化学分析一金相测量法，saeffler图计算法及磁性测量法（仪器测量），并根据检测对象选择合适的检测方法。关键词：加氢反应器；不锈钢堆焊层；铁素体含量很高，并且伴随有H2S腐蚀，因此，不锈钢堆焊层对于加氢反应引言器来说有尤为重要。石油化工方面所使用的压力容器及容器配件，多是不锈钢一、奥氏体不锈钢相与铁素体相焊接或不锈钢复层、堆焊

2、制成。这样焊接裂纹，耐腐蚀性和熔敷金属的脆化性就影响着产品使用性能和寿命。通常情况下，装载奥氏体不锈钢与铁素体相奥氏体相是碳溶于α-Fe中所形不同介质的容器的不锈钢堆焊层要求控制不同的铁素体含量。成的面心立方晶体间隙固体，其塑性很好，强度较低，具有一定从抗腐蚀性能来说，一般介质中铁素体含量在8%为适宜，另外韧性。铁素体相是碳溶于α-Fe的体心立方晶格间隙固溶体，相从机械性能的角度来说，特别在高温下工作的焊缝，以小于5％对于奥氏体相，铁素体相强度较高，塑韧性较低。奥氏体不锈钢为宜，否则将产生不锈钢内部组织的脆化，致使产品的出现焊缝是指在常温下

3、具有稳定奥氏体相的不锈钢，主要含Cr，Ni，c元开裂等问题。加氢工艺主要分为加氢精制、加氢脱硫和加氢裂化素。等几种，采用这些工艺的主要目的是改变油品性质、降低油品中奥氏体不锈钢具有高韧性和塑性、较好的耐腐蚀性能和加的硫含量以及调整产品结构等。炼油厂中的加氢反应器中不锈工性能，因此在加氢反应器中得到大量的使用。如果奥氏体不锈钢堆焊层是反应器抗腐蚀中重要的一个工艺，由于加氢装置操钢中各种合金元素成分控制合适，且经过固溶热处理，基本上可作温度为300-500℃操作压力为8-18MPa，而介质中的氢气分压以获得单一的奥氏体相。但实际产品中，由于铁素

4、体相稳定化元素(如Cr)的作用，或奥氏体相形成元素(如Ni)的含量不够高，同时受加工工艺的影响，则常温下主要是奥氏体相，另一小部分则是铁素体相，即在奥氏体不锈钢组织中仍会存在一定数量的铁素体相。铁素体相的含量主要取决于奥氏体不锈钢的化学成分，特别是Cr、Ni当量的影响，同时氮(N)也是奥氏体不锈钢组织铁素体含量的重要影响元素。在凝固结晶过程中生成并保留至常温的铁素体相的形态及数量会显著影响到奥氏体不锈钢组织的各种性能(如力学性能、热加工性能、焊接性能等)。其中有利的影响有：铁素体相的增加提高奥氏体不锈钢的强度；减小奥氏体不锈钢焊接产生热裂纹

5、的倾向；强化铸造奥氏体不锈钢等。不利的影响有：铁素体相的增加降低奥氏体不锈钢的延塑性、增大奥氏体不锈钢锻件热加工裂纹产生倾向、使其耐点蚀性能下降、铁素体相在高温下长时间加热会转变为σ相使钢变脆等[1]。二、不锈钢堆焊层中铁素体的控制CrMo钢虽然有很好的抗氢性能，但当使用温度超过250℃时就无法抗H2S腐蚀，因此为了避免高温高压下H2S腐蚀和硫酸腐蚀，在加氢反应器筒体内壁堆焊两层奥氏体不锈钢，即双层不锈钢金属结构。堆焊第一层（过渡层）为TP309L，第二层（表面层）为TP347L，堆焊厚度一般不小于3mm。不锈钢堆焊层金属若为单相奥氏体组织

6、，则容易产生高温裂纹，因此要求熔敷金属由奥氏体和铁素体两相组织构成。但铁素体过多也有不利的一面，即热处理中铁素体会转变为σ相，使堆焊层脆化。因此铁素体质量分数通常控制在5%-7%。铁素体质量分数与Cr质量分数有关，Cr质量分数在20%时，铁素体质量分数一般在5%-10%质量分数较高或较低时都会造成铁素体质量分数升高[2]。三、铁素体含量的测定方法8管理创新3.1、金相测量法：和。金相测量法是将焊接部位通过取样，磨制、抛光、腐蚀后在一般操作过程是将产品的焊缝进行取样后，进行主要的化显微镜下进行观察。根据GB/T1954-2008的规定[3]，

7、焊缝金属必学分析成分分析，然后按照以下二个公式分别计算出镍当量和须是从产品所带供检验用的试板至少取6个金相试样，取样的铬当量。尺寸、部位见图1Ni当量＝Ni%+C30%+Mn0.5%试样观测面按常规金相进行研磨和抛光，机械抛光要求不Cr当量＝Cr%+Mo%＋Si1.5%＋Nb0.5%存在金属表面紊乱层的光洁镜面为合格，电解抛光则以得到无最后根据镍当量和铬当量的值在saeffler图中查出铁素体的任何磨痕和不破坏铁素体的完整性为准。抛光完成后，用化学法含量。该测量方法适用于无金相试验和仪器测量的情况，化学元或电解侵蚀法来显示其铁素体，最后在显

8、微镜下进行测量。测量素分析好掌握，相对计算不复杂，缺点是从图表中查到铁素体含的方法有2种：割线法和图谱比较[4]法见图2。一般以割线测量量的数据相对来说有些误差。在对于多台产品，