氨合成塔用2.25Cr-1Mo 鋼的焊接及熱處理工藝研究

李英杰，李亞鵬，郝曉東，劉 斌

（山西陽煤化工機(jī)械（集團(tuán)）有限公司，山西 太原 030032）

引言

氨合成塔是在高壓、高溫下使氮氣和氫氣發(fā)生催化反應(yīng)進(jìn)行氨合成的設(shè)備，是合成氨的關(guān)鍵設(shè)備。我公司承制的某年產(chǎn)40 萬t 聚酰胺一體化項目30 萬t/a 合成氨裝置，其關(guān)鍵設(shè)備氨合成塔下封頭及其接管材料為2.25 Cr1Mo 的ASME 材料。采用厚度為50 mm 的SA336 F22 CL3 鍛件進(jìn)行焊接工藝評定。該材料符合ASME SA336 標(biāo)準(zhǔn)要求，與國內(nèi)12Cr2Mo1（H）材料類似，為低合金耐熱鋼，室溫組織為貝氏體，具有高溫持久強(qiáng)度、抗氧化性、較好的抗蠕變性能和抗氫腐蝕能力[1]，使用溫度在370℃～565℃范圍內(nèi)。但由于鋼中含有較高的Cr、微量的P、Sn、Sb、As 等元素，鋼材的淬硬傾向較大，焊接性能較差，特別是對于厚板的焊接，在焊接的過程中容易產(chǎn)生冷裂紋、焊接熱影響區(qū)硬化、熱處理后產(chǎn)生再熱裂紋等缺陷及較高的回火脆化傾向[2-5]。因此，合理的制訂焊接工藝及焊后熱處理工藝，對焊接接頭性能至關(guān)重要。本文對50 mm 厚的SA336 F22 CL3 鍛件對接埋弧焊工藝進(jìn)行了探索，獲得了性能優(yōu)良的焊接接頭，為產(chǎn)品的制造提供了質(zhì)量保證。

1 實驗原材料及工藝

根據(jù)NB/T47014—2011《承壓設(shè)備焊接工藝評定》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接工藝評定及力學(xué)性能試驗[6-7]。實驗原材料選用某公司的SA336 F22 CL3 鍛件。試樣的規(guī)格尺寸為500mm×125mm×50mm，12 件6 付，坡口采用機(jī)械加工成U 形坡口，坡口及焊層分布如第172 頁圖1 所示。焊接方法采用雙面埋弧自動焊，背面清根。焊絲焊劑選用型號F9P2-EG-B3，符合標(biāo)準(zhǔn) AWS A5.23，牌號分別為日本神鋼的US-521S/PF-200。焊前清理坡口及表面的油污、水份、鐵銹等雜質(zhì)，坡口表面進(jìn)行100%MT 檢測，符合NB/T47013.4-2015 中I 級合格，確保無氣孔、裂紋等缺陷。……