2.25Cr-1Mo-0.25V材質加氫鋼性能不合原因及解決措施探討

高祥明

（1.東北大學，遼寧 沈陽 110000；2.山東鋼鐵股份有限公司，山東 萊蕪 271100）

近年來，在社會逐步發展的大背景下，我國鋼鐵行業呈現了快速的發展趨勢。而對于鋼材加工生產來說，為鋼鐵企業非常重要的工作內容之一，在鋼材加工生產過程中，需確保加工工藝技術落實到位，進而提高加工鋼材的性能及質量。但是，實踐工作發現在2.25Cr-1Mo-0.25V材質加氫鋼生產加工過程中存在氣性能不合格的問題，考慮到其性能的提升，進而促進其產品質量的提升，因此本課題針對“2.25Cr-1Mo-0.25V材質加氫鋼性能不合原因及解決措施”進行分析研究具備顯著的價值意義。

1 加工工藝技術分析

本次研究以“承制的某加氫反應器筒節鍛件，基于調質之后引發批量性能不合格質量隱患問題”作為主要的研究內容，所使用的加氫反應器筒節鍛件尺寸及取樣要求如下圖1所示：

圖1 加氫反應器筒節鍛件尺寸及取樣要求

在本次2.25Cr-1Mo-0.25V材質加氫鋼生產加工過程中，涉及的加工工藝內容如下：

（1）基于粗加工作業完成之后，以專用的規范標準，實施超聲檢測操作，進一步進行質量驗收；然后基于筒節上端周向對稱180°各焊上熱緩沖塊1塊，通過四周角焊縫焊接處理，將1個通氣孔留下。

（2）在調質之后，根據取樣圖對性能試料割取，其中 試 料A和 試 料B軸 向 對 稱180° ；試 塊A-1（B-1）的尺 寸 為320mm×150mm×T；試 塊A-2（B-2）的 尺 寸 為390mm×150mm×T；其中T指的是壁厚，并且基于外表面印有顱卡號和相對應試塊的字樣。

（3）對 試 塊A-1（B-1）朝 各 個 氣 割 面 均 勻 加 工 成290mm×120mm×T之后，然后根據筒節試樣分布圖進行加工，加工為T/2及外表面試片。而對于試塊A-2（B-2），則朝各氣割面均勻加工為360mm×120mm×T之后，進一步朝壁厚方向，在內外表面均勻加工的基礎上，使其和T/2位置接近，其試片的尺寸為360mm×120mm×30mm。

（4）上述各試片在轉移印記之后，均進行送檢，根據筒節試樣分布圖加工試驗，并進行相對應的檢驗工作。如下表1所示，為鍛件性能和金相組織的規范標準要求：

2 性能不合格問題及原因分析

2.1 性能不合格問題

本次在加氫反應器筒節鍛件加工生產過程中，發現調質之后，均發生了沖擊性能不合格的問題，每組沖擊均呈現了性能不合格的問題，包括：常溫拉伸性能不合格、454℃拉伸性能不合格以及金相組織沒有達到＞90%貝氏體的標準要求等。

2.2 原因分析

通過進一步的研究分析發現，導致性能不合格的主要原因包括：

2.2.1 基于沖擊性能層面的分析

在沖擊性能分析過程中，使用了電鏡檢測的方法，多沖擊斷口的形態進行檢測分析，發現夾雜缺陷為氧化鋁。而對于2.25Cr-1Mo-0.25V材質加氫鋼來說，其材質為鋁鎮靜鋼，基于脫氧及澆注期間，有大量的Al2O3夾雜生成，基于鋼錠開澆的情況下，對于被氧氣污染的鋼液來說，沒有徹底放干凈，在置入鋼錠膜之后，這部分鋼液存在大量的氧化物夾雜，特別是處于鋁鎮鋼液當中，存在許多的Al2O3夾雜。在水口容積低的情況下，對于受到污染的鋼液，或處于鋼液中的夾雜易擴散到錠身水口端，當在鍛件上殘留，便會使超標缺陷形成?；阡撳V澆注過程中，所產生的夾雜在受到流沖擊的影響以及擾動的影響之下，易在模壁附近聚集，且這個位置鋼水流動性不理想，易快速發生凝固，進而使夾雜不易排出。此外，因鋼錠頂部落下的結晶雨和從側壁生長出來的樹枝晶支臂熔斷及折斷所產生的自由晶，會讓鋼錠下部產生一個沉積堆；基于一定條件下，受高度偏高的影響，當鍛造沖孔時難以將沉積堆徹底去除干凈。

表1·鍛件性能和金相組織的規范標準要求

2.2.2 基于金相組織層面的分析

在金相組織分析過程中，由于鍛件調質之后，在金相組織當中有鐵素體存在，因鐵素體所占比重提升，導致材料的基本性能受到了負面影響，進一步易導致沖擊不合格問題的出現。同時，根據鐵素體的組織形貌特征以及分布規律發現，此種鐵素體組織主要是因為淬火環節冷速偏低所致，在使淬火冷卻速度提升的條件下，可以使這種鐵素體組織得到有效去除。

3 相關解決措施的實施

結合上述分析可知，對于本次研究出現的2.25Cr-1Mo-0.25V材質加氫鋼性能不合格問題，其關鍵的原因體現在兩個方面：其一，Al2O3夾雜物存在；其二，調質之后，金相組織不合格。結合這兩方面的原因，為了提高2.25Cr-1Mo-0.25V材質加氫鋼的性能及質量，有必要采取有效解決措施，具體解決措施如下：

（1）基于煉鋼期間，加強Al及Mg含量的控制，適當將微量Ca添加進去，并增加凈空的高度，確保結晶雨及受到污染的鋼液可以置入水口內部；同時，對于沉積堆的高度需降低，確保錠身的清潔，讓這部分夾雜物于鍛造當中可以完全清除干凈，進一步使氧化鋁的產生得到有效降低。此外，處于澆注之前，需根據規范的工藝要求，完成氬氣的置換，并做好注流保護方面的工作，使鋼水二次氧化的發生得到有效防范。

（2）做好鍛造期間質量控制的強化工作，對于水口切除量，需結合內部控制規范標準要求，確保有150mm，避免水口端內部缺陷附帶至鍛件本體，進而避免質量缺陷的出現。

（3）對相關熱處理工藝參數進行微調，并結合鍛件的性能，確保其他性能不受到影響的條件下，合理調整熱處理工藝回火溫度，即從之前的685℃～700℃調整到690℃～700℃，使回火溫度的下限得到有效提升，卻奧回火溫度能夠在690℃及以上，并將鍛件的具體料溫精確控制到695℃到700℃之間，進一步確保沖擊值的提升。

（4）因此次鍛件的金相組織沒有＞90%貝氏體，所以基于后續調質熱處理期間，確保淬火吊運的時間從原工藝要求的≤10分鐘，降低至6分鐘及以下，確保淬火狀態下，基于出爐至入水時間盡可能地縮短，進一步確保鍛件的溫度能夠少量流失。同時，在淬火過程中，需加強立噴的監控應用，在試水條件下加強對漏水點的檢查，并做好定期維修保養工作。

4 結語

綜上所述，2.25Cr-1Mo-0.25V材質加氫鋼存在性能不合格的問題，通過原因分析，發現主要體現在兩個方面：其一為沒存在Al2O3夾雜物；其二，為調質之后金相組織不合格。為了解決這些問題，便有必要做好相應的解決工作，比如在煉鋼期間加強Al及Mg含量的控制，適當添加微量Ca，并增加凈空的高度等；又比如，加強鍛造期間質量控制，對相關熱處理工藝參數進行微調處理等。相信做好以上處理工作，2.25Cr-1Mo-0.25V材質加氫鋼的性能及質量將能夠得到有效提升。