一种乙烯裂解炉管用微合金化25Cr35NiNb焊丝的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明属于乙烯裂解炉管焊接材料技术领域，具体涉及一种乙烯裂解炉管用微合 金化25Cr35NiNb焊丝。
【背景技术】
[0002] 乙烯是石化工业领域中最重要的基础原料之一，随着乙烯装置规模的不断扩大， 乙烯装置中关键设备裂解炉的大型化已成为乙烯工业发展的必然趋势。乙烯裂解炉管是石 化乙烯装置的核心设备，一旦发生失效甚至爆炸事故，将严重影响整套装置的长周期安全 运行。焊接接头的质量问题成为了乙烯裂解炉管早期失效的原因之一。根据调研发现，在 乙烯装置投产后的3~4年，甚至在1~2年内开始出现焊接接头失效现象，尤其在投产后 4~6年内集中出现焊缝开裂的问题。
[0003] 焊材的选择对焊接接头的影响主要表现在影响焊接接头的高温性能，高温工况对 乙烯裂解炉管焊接接头具有多方面的影响，主要为高温蠕变。焊缝金属蠕变性能与母材不 匹配，在蠕变过程中会发生应力的再分布，较弱的母材将其承受的一部分应力卸放到焊缝 中，引起应力集中，使得焊缝的损伤发展更快而成为薄弱环节。
[0004] 虽然，HG/T2601-2011《高温承压用离心铸造合金炉管》中规定焊接接头力学性能 符合母材的要求，即在1050°C、25MPa条件下高温持久断裂时间大于100小时。然而，根据 调研及相关检测，炉管焊接接头的高温持久断裂时间不满足该标准要求，且远低于母材，导 致裂纹易在焊缝部位萌生及扩展，最终导致炉管失效。
【发明内容】
[0005] 本发明为了克服上述现有技术的不足，提供了一种有效提升乙烯裂解炉管焊接接 头的高温持久性能、进而保障乙烯裂解炉装置长周期安全运行的乙烯裂解炉管用微合金化 25Cr35NiNb 焊丝。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
[0007] -种乙烯裂解炉管用微合金化25Cr35NiNb焊丝，以重量百分比为单位，含有C : 0· 40 ~0· 45，Si :L 70 ~L 90，Mn :L 20 ~L 50，P :0· 005 ~0· 010，S :0· 002 ~0· 010，Cr : 25 ~26, Ni :34 ~36, Nb :1. 00 ~I. 20, W :0. 50 ~I. 00, Mo :0. 10 ~0. 30, Cu :0. 025 ~ 0· 050, Al :0· 10 ~0· 20, Ti :0· 05 ~0· 15, Co :0· 04 ~0· 06, Β:0· 0010 ~0· 0050, Pb:0 ~ 0· 0020, Bi:0 ~0· 0001，余量为 Fe。
[0008] 优选的，以质量百分比为单位，含有 C :0. 443, Si :1. 86, Mn :1. 25, P :0. 0070, S : 0· 0043, Cr :25· 66, Ni :34· 01，Nb :1· 11，W :0· 94, Mo :0· 115, Cu :0· 045, Al :0· 123, Ti : 0· 097, Co :0· 056, B :0· 0029, Pb :0· 0011，Bi :0· 000006,余量为 Fe。
[0009] 优选的，以质量百分比为单位，含有 C :0. 441，Si :1. 70, Mn :1. 30, P :0. 0068, S : 0· 0044, Cr :25· 63, Ni :34· 25, Nb :1· 05, W :0· 64, Mo :0· 115, Cu :0· 035, Al :0· 121，Ti : 0· 080, Co :0· 052, B :0· 0028, Pb :0· 0006, Bi :0· 000004,余量为 Fe。
[0010] 上述各元素对乙烯裂解炉管用微合金化25Cr35NiNb焊丝耐高温持久性能的影响 如下：
[0011] I. C(0. 40 ~0· 45 质量％ )
[0012] C与Cr、Mo、Ti、V、Nb等形成一次碳化物M7C3和NbC等，提高材料高温强度。在高 温时效过程中，基体中的过饱和固溶碳以细小弥散的M 23C6析出，会降低合金的韧性，恶化焊 接性，因此，该焊丝中的含碳量为0. 40~0. 45质量％。
[0013] 2. Si (1.70 ~1.90 质量％ )
[0014] Si是冶炼时必要的脱氧剂，可以提高钢液在铸造时的流动性。Si溶于奥氏体中提 高钢的硬度和强度，同时，在高温氧化气氛中，Si与0结合形成SiO 2薄膜，提高炉管的高温 抗氧化性能。Si在Ni含量较高的环境中易于产生偏析，在晶界上形成低熔点共晶物，容易 导致焊接热裂纹倾向，恶化钢的焊接性能。Si是促进σ相析出元素在，加入量过多将降低 持久强度。因此，该焊丝中的含Si量为1. 70~1. 90质量％。
[0015] 3. Mn (1. 20 ~1. 50 质量％ )
[0016] Mn是扩大奥氏体相区元素，与S生成球化的MnS，可消除S的危害，也能改善焊接 性能。但Mn元素促进〇相析出，加入量过多会降低合金的抗氧化性能。因此，该焊丝中的 含Mn量为1. 20~1. 50质量％。
[0017] 4· Ρ(0· 005 ~0· 010 质量％ )
[0018] P元素对高温持久强度有显著影响，随着P元素含量增加，高温持久强度降低，由 于P元素在热处理过程中会产生偏聚，促进空洞的形核。因此，综合考虑高温持久断裂时间 要求和经济成本因素，该焊丝中的含P量为0. 005~0. 010质量％。
[0019] 5. S(0. 002 ~0· 010 质量％ )
[0020] S元素含量对高温持久寿命有显著影响，随着S元素的增加，高温持久强度降低。 这是由于在热处理过程中硫偏聚到晶界形成硫化物，由于硫化物和基体的结合力较差，空 洞很容易形核，在高温状态下由于局部应力集中导致空洞连接从而产生微裂纹，导致炉管 快速失效。因此，综合考虑高温持久断裂时间要求和经济成本因素，该焊丝中的含S量为 0· 002 ~0· 010 质量％。
[0021] 6. Cr (25 ~26 质量％ )
[0022] Cr元素是合金中主要的固溶强化元素和碳化物形成元素。Cr元素在材料表面形 成致密的Cr2O3保护膜，对合金的抗氧化、强度、抗渗碳性能起决定性作用。但Cr含量过高 会导致σ相析出，从而降低合金的强度和韧性。因此，该焊丝中的含Cr量为25~26质 量％。
[0023] 7. Ni (34 ~36 质量％ )
[0024] Ni元素是形成和稳定奥氏体，提高抗渗碳、抗氧化、高温强度和韧性的主要元素， 可提高钢的强度而不显著降低其韧性，改善钢的加工性和可焊性。Ni原子将会降低C原 子在合金中的溶解度，过量加入会导致超量的碳化物会析出。因此，该焊丝中的含Ni量为 34~36质量％。
[0025] 8. Nb (I. 00 ~1. 20 质量％ )
[0026] Nb元素形成晶界析出的NbC，有效提高材料的强度，同时使晶界碳化铬均匀弥 散分布，延迟碳化物粗化过程，从而提高合金的高温强度。因此，该焊丝中的含Nb量为 1.0 O ~I. 20 质量％。
[0027] 91(0.50~1.00质量％)
[0028] W元素是固溶强化元素，能提高合金的高温强度，抑制碳的扩散速度，但是加入过 量则会影响合金的抗氧化性能，并促进σ相析出，降低合金的强度和韧性。因此，该焊丝中 的含W量为〇. 50~1. 00质量％。
[0029] 10·Μ〇(0· 10 ~0· 30 质量％ )
[0030] Mo元素是固溶强化元素，能提高合金的高温强度，抑制碳的扩散速度，但是加入过 量则会影响合金的抗氧化性能，并促进σ相析出，降低合金的强度和韧性。因此，该焊丝中 的含Mo量为0. 10~0. 30质量％。
[0031] 11. Cu(0. 025 ~0· 050 质量％ )
[0032] Cu元素是扩大奥氏体相区的元素，提高材料强度和屈强比，但是Cu元素含量过高 在热加工过程中易产生铜脆，导致开裂。因此，该焊丝中的含Cu量为0. 25~0. 50质量％。
[0033] 12·Α1(0· 10 ~0· 20 质量％ )
[0034] Al元素在铸造过程中用来脱氧，同时可与Ni形成化合物，提高热强性。但是Al元 素含量过高会促进长期蠕变时σ相形成和粗化，降低蠕变寿命。因此，该焊丝中的含Al量 为0· 10~(λ 20质量％。
[0035] 13. Ti (0.05 ~0· 15 质量％ )
[0036] Ti元素含量超过0. 10质量％时，可在晶界形成碳化钛，提高材料强度。因此，该焊 丝中的含Ti量为0.05~0. 15质量％。
[0037] 14. Co(0. 04 ~0· 06 质量％ )
[0038] Co元素能提高材料的抗氧化性能，同时显著提高材料的热强性和高温硬度。因此， 该焊丝中的含Co量为0. 04~0. 06质量％。
[0039] 15. Β(0· 0010 ~0· 0050 质量％ )
[0040] B元素具有细化晶粒，改善晶粒形貌，净化杂质等作用。同时能提高钢的淬透性和 高温强度。B的添加不仅可以起到抑制S元素向空位等自由表面偏聚