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12Cr2Mo1R钢制封头拼接焊缝性能研究

文档作者：王智慧徐成姬平如生金峰刘源文档来源： 1．机械工业上海蓝亚检测所有限责任公司 2．上海蓝滨石化设备有限责任公司		点击数：	更新时间： 2025年10月21日
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第44卷第6期
2015年11月
石油化工设备
PETRO—CHEMICAI EQUIPMENT
Vo1．44 No．6
NOV．201 5
文章编号：1000—7466(2015)06—0022 05
1 2Cr2Mol R钢制封头拼接焊缝性能研究
王智慧 ，徐 成。，姬平如 ，生金峰 ，刘 源
(1．机械工业上海蓝亚检测所有限责任公司，上海 201518
2．上海蓝滨石化设备有限责任公司，上海 201518)
摘要：随着我国制造技术的提升，承压设备大型化成为发展趋势，12Cr2MolR钢制封头越来越多
地需要拼接。将12Cr2MolR焊接接头试件随产品封头一同进行热成型后，再经正火加回火的恢
复材料性能热处理。分别对最大模拟焊后热处理及最小模拟焊后热处理的试件进行拉伸试验、低
温冲击试验、步冷试验及金相检验等试验来验证所选焊接工艺的可行性。试验结果表明，拼接焊缝
性能能够满足工程要求。
关键词： 封头；12Cr2MolR钢；拼接焊缝；热成型；热处理
中图分类号：TG457．11；TG115．5 文献标志码：A doi：10．3969／j．issn．1000—7466．2015．06．005
Study on Butt W eld Properties of 1 2Cr2M ol R Steel Head
W ANG Zhi—hui ，XU Cheng ，JI Ping—ru ，SHENG Jin—feng ，LIU Yuan
(1．Machinery Industry Shanghai Lanya Inspection Institute Co．Ltd．，Shanghai 201518，China；
2．Shanghai Lanbin Petrochemical Equipment Co．Ltd．，Shanghai 201518，China)
Abstract：W ith the development of manufacturing technology，equipment enlargement has be—
came the tendency of manufacturing industry．For the 12Cr2MolR steel head，the butt weld will
be more essential to the head．After hot formation and normalization plus tempering heat treat—
ment together with the heads of manufacturing product，the M ax． PW H T M in． PW HT test
specimens were tested．And the feasibility of the welding procedure was checked by tensile test，
low temperature impact test，step cooling test，metal1ographic examination and SO on．The results
show that the butt weld was applicable to product．
Key words：head；12Cr2Mo1R steel；butt weld；hot formation；heat treatment
随着我国科学技术的发展及制造能力的提升，
设备大型化逐步成为石油化工行业的发展趋势。低
合金耐热钢12Cr2MolR具有较高的热强性、抗氧
化性和极好的抗氢蚀能力，已成为临氢环境下使用
的热交换器及反应器的材料首选口。]。
目前，受设备能力限制，原材料轧制宽度有限，
12Cr2MolR钢制大型设备的封头需要进行拼接。
封头拼接一般可采用拼接后整体成型或分瓣成型后
组焊的加工方法l4]。分瓣成型后组焊工艺复杂、效
率低且有可能需要2道以上的拼接焊缝，对高温、高
压环境下使用的热交换器及反应器一般是不允许
的。大多数容器制造单位都选择先拼接后整体成型
的工艺进行封头拼接，热成型后再进行恢复性能热
处理。
对12Cr2Mo1R焊缝，普遍认为其经热成型再
进行恢复性能热处理后将无法达到焊缝原始性能要
求，需对原拼接焊缝进行焊肉置换 ]，该工序既耗
时、费力又增加成本。文中对经热成型再进行恢复
性能热处理后的12Cr2Mo1R拼接焊缝进行了全面
性能测试，并通过试验分析研究了保留12Cr2Mo1R
收稿日期：2015—05—30
作者简介：王智慧(1983一)，女，甘肃陇西人，工程师，硕士，主要从事理化检验工作。
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石油化工设备 2015年第44卷
从表3结果可以看出，所有元素均与母材接近，
满足工程要求值。由于微量元素As、Sn、Sb及杂质
元素P的存在，12Cr2MolR钢及焊缝长期在370～
565℃运行时将有较大的回火脆性倾向ll ]，其影
响可参照12Cr2Mo1R钢的回火脆性敏感性系数X
来衡量[I ]：
X一(10P+5Sb+4Sn+As)×10 ≤ 15 mg／L(1)
式(1)中元素含量相应换算以mg／L代人计算，
如0．01Yo应以100 mg／L代入。
将各数据代入式(1)计算得本试验试板焊缝的
X一9．3 mg／L，能够满足要求。
3．2 拉伸试验
对Min．PWHT及Max．PWHT这两种模拟热
处理状态下的12Cr2MolR钢焊接试板进行焊接接
头和全焊缝金属的常温以及525℃高温拉伸试验，
具体的试验结果见表4。
表4 两种模拟热处理状态下12Cr2MolR钢试板拉伸试验结果
焊接接头拉伸试样的断裂位置均在母材上，且
所有抗拉强度均高出母材标准GB／T 7l3 2008
《锅炉和压力容器用钢板》_】阳中所规定的最低抗拉
强度520 MPa。全焊缝金属的常温拉伸强度均稍高
于焊接接头的拉伸强度，而全焊缝金属的高温拉伸
强度则与焊接接头的拉伸强度基本相当。由此试验
结果可以看出，经过热成型及恢复性能热处理之后，
焊接金属的常温及高温拉伸强度完全能够满足工程
要求。
3．3 冲击试验
对不同热处理状态焊接接头的母材区、焊缝区
及热影响区进行一30。C的低温冲击试验，试验结果
见表5。
表5结果可以看出，焊接接头各区低温冲击功
均较高，说明经过热成型及恢复性能热处理后，焊接
接头仍然保持着良好的冲击韧性。
表5 两种模拟热处理状态下12Cr2MolR钢试件-30℃ 冲击试验结果 J
3．4 步冷试验及回火脆化倾向评定
由X一9．3 mg／L可知试板焊缝的回火脆性倾
向较小，为进一步验证，采用分步冷却法对1组经
Min．PWHT的焊接接头进行了回火脆化倾向评定
试验。将试样按图3所示过程进行分步冷却热处理
(s．c)，使其在短时间内产生最大的回火脆化，然后
分别对步冷试验前后的接头焊缝区进行系列低温冲
击试验，绘制出了步冷试验前后焊接接头的回火脆
温度
38
hll24 I．l46906 h
时间
图3 Min．PWHT状态12Cr2Mo1R试板焊接接头分步
冷却脆化处理过程
化温度一冲击功曲线，见图4。试验得到Min．
PWHT后冲击功为54 J的转变温度VTr54一
一99．6。C、步冷前后冲击功为54 J的转变温度的增
量△VTr54— 5．9 ℃ ，VTr54+ 2．5△ VTr54===
一84．8。C<10。C，满足工程要求。
试验温度／℃
图4 Min．PWHT状态12Cr2Mo1R试板焊接接头回火
脆化温度一冲击功曲线
3．5 金相检验
对Max．PWHT状态12Cr2MolR试板焊接接
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第44卷第6期
2Ol5年11月
石油化工设备
PETRO—CHEMICAL EQUIPMENT
Vo1．44 No．6
NOV．2015
文章编号：1000—7466(2015)06 0026—05
ANSYS常用管口机械载荷加载方法研究
谷 虹
(中国寰球工程公司辽宁分公司，辽宁抚顺 l13006)
摘要：在化工操作过程中，设备承受压力、自重、风载荷、地震载荷及管道管口附加作用力等载荷，
其中管口机械载荷对于设备强度的影响非常重要。特别是对一些大直径、高温、高压或带交变载荷
的设备，往往需要进行分析设计。常用的传统设计方法有WRC107法、WRC297法，随着现代数值
模拟技术和计算水平的提高，采用大型有限元软件ANSYS校核设备管口强度成为分析设计的重
要手段。详细阐述了节点力方式、CERIG方式、RBE3方式、MPC184方式及接触方式这5种管口
机械载荷加栽方式，对各种方法进行比较得出了适合线性结构的计算方法。
关键词：管口；机械载荷；强度；有限元；分析；设计
中图分类号：TQ050．2；TE973．1 文献标志码：A doi：10．3969／j．issn．1000—7466．2015．06．006
Loading Spout M ethod Comm only Used in ANSYS M echanical Load
GU Hong
(HQCEC Liaoning Company，Fushun 113006，China)
Abstract：In the chemical operation，the device withstand the pressure，weight，wind loads，seis—
m ic loads，the nozzle pipes produce many other additional load force，wherein the spout m echanical
load strength of the equipment is very im portant．In particular，some large—diameter，high temper—
ature，high pressure or with alternating load devices often require analysis and design，al so require
analysis and design． The W RC107 and W RC297 are com monly used traditional design methods，
but with modern numerical simulation and calculation standards，the use of large finite elem ent
．+ ．．+ ．．+ + ．．+ ．．+ ．．+ ．．+ ．．+ ”+ ．．+ ”+ ”+ ．．+ “+ “+ ”+ ··+ ”+ ··+ ··+ ··+ ”+ ··+ ··+ ”+ ”+ “+ ”+ ”+ “+ ”+ ”+ “+ “+ ”+ u+ ⋯+一”+ -一+ “+ ”十”十”十”十”—'卜”—．-“— “十
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(张编)
收稿日期：2015 05—26
作者简介：谷虹(1983一)，男，辽宁抚顺人，工程师，硕士，从事压力容器设计工作。

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