1.概述在石油化工行业，随着工作温度和工作压力的提高，要求新的钢种和与之匹配的焊接材料满足更严格的性能要求。因此，ASME规范引入了2.25CrMo0.25V钢以满足新的技术要求。20世纪90年代末，2.25CrMo0.25V和2.25CrMo材料用于制造厚壁加氢反应器。与标准材料相比，加V材料的使用性能具有以下优点：室温和高温(450)下较高的抗拉强度，可降低设备的壁厚和重量。更好的抗氢致脆性。在大气和含氢环境中具有较好的抗蠕变性。欧洲有一个BRITE-普雷迪奇计划，其中广泛研究了加钒钢的敏感性和蠕变性能。在这个项目中，液化空气焊接集团发挥了积极的作用。标准CrMo钢和加V CrMo钢的特点是贝氏体组织，抗拉强度高(540 ~ 760 MPa)。但在约束性较高的接头处(反应器壁厚150 ~ 300 mm)，容易引起与氢扩散有关的问题。因此，在设备建造过程中采用不同的热处理来避免问题。常用的热处理方法有：(1)DHT(脱氢热处理)通常在300 ~ 350。其目的是减少焊缝中的氢含量，以避免焊缝中的氢致裂纹。(2)ISR(中间消除应力热处理)通常在620 ~ 650，其目的是降低焊接接头中的氢含量和残余应力。(3)最终焊后热处理旨在改善焊缝金属和热影响区的显微组织，以获得最佳性能。对于标准CrMo钢，温度为690；含钒铬钼钢的温度为700 ~ 710。CrMo钢自行车车架CrMo钢在制造过程中由于热处理的影响，其力学性能发生了很大的变化。一般厚壁加氢反应器的生产厂家对标准的2.25crMo钢比较熟悉，对加了2.25crmo的0.25v钢不太了解。写这篇文章有助于理解这两种材料的区别。二。测试步骤单丝埋弧焊广泛应用于压力容器的制造，测试不同热处理后焊缝金属的扩散氢含量和力学性能(硬度、拉伸和冲击)。1.2.25CrM00.25V钢焊缝金属扩散氢含量的测定根据AWS 4.3—95，采用DC和交流焊接来测试焊缝的扩散氢含量。AWS 4.3—95要求焊接一定尺寸和形状的焊缝，然后低温快速冷却(从灭弧到试件浸入冰水中的最大时间间隔为3s，然后在酒精和丙酮的过饱和干冰溶液中冷却)。最后，将试样的中部放入Yanko(电池)中，在150下脱气12小时，以获得扩散氢含量。实际焊接操作与试验操作有显著区别：(1)实际焊缝中，不同的焊道被后续焊道加热，有利于焊缝金属氢的逸出(最后一道焊缝除外)。(2)实际焊缝在焊后会立即进行DHT或ISR处理，这样在冷却到室温之前，氢会有很长时间从接头逸出。因此，除了标准AWS试验外，本文还采用了交流焊接(根据标准试验，这种焊接方法通常扩散氢含量最高)，并对多个焊缝的扩散氢含量进行了评估。焊接条件：厚度200mm和40mm；线径4mm；单丝埋弧焊：热输入为1.8/2.0 kj/cm；预热/夹层温度为200/250；焊丝/焊剂组合为alchromo s225v/alcrom0f537。焊后焊接试板厚200mm，用水冷却至室温，再用液态CO2冷却至-30，以保留焊缝金属中最高含量的氢。在测试中，对于200mm厚的测试板，从测试板的顶部和底部取样，以确保样品在加工过程中的温度尽可能低；对于40mm厚的试板，带过渡层对接焊后，将焊接后的试板加热至350和620保温4小时，冷却至室温，模拟实际焊缝的热循环。样品冷加工后取出，放入液氮中冷却至-196
的中部，试板类型与扩散氢试板的接头类型相似。为评价不同ISR热处理温度对接头性能的影响，在ISR热处理温度下进行高温拉伸试验，试验温度为620℃、650℃、680℃，保温时间4h。为总结力学性能测试结果，将拉伸和冲击试验结果与Larson Miller指数(LMP)在一起绘图。
表2给出了所进行的热处理以及相应的力学性能试验种类。
三、结果与讨论
1．扩散氢
在不同试验条件下的扩散氢含量试验结果见图2。
根据AWS的标准试验结果表明，采用交流焊接的焊缝扩散氢含量比直流焊接的量要大。使用交流焊接比直流焊接氢的过渡要大。但是在标准或加V的2.25CrMo钢的焊接生产中通常使用交流焊接，因为在焊缝金属中的氧含量比直流焊接要低，因此冲击韧度更好。
在多道焊缝中，扩散氢含量相当低：对于200mm厚的接头，焊后快冷，在试板上部获得最高的扩散氢含量为1 mL/100g，在试板底部的扩散氢含量为0.08mL/100g。在实际生成中不会有这么快的冷却速度。
采用DHT和ISR热处理非常有效，两者都将扩散氢含量降低至可以忽略的水平(分别是0.02mL/100g和0.008mL/100g)。
2．生产过程中的力学性能
(1)室温抗拉强度 2.25CrMo与2.25CrMo0.25V钢焊缝金属的室温抗拉强度与LMP的关系见图3。
正如预想的一样，加V钢的强度总是比不加V钢的强度高。住DHT和PWHT之后，强度相差约100MPa，在进行620℃/4h的ISR之后，强度相差可达250MPa。事实上，与不加V钢相反，对加钒的材料进行620℃的消应力处理之后，导致抗拉强度的提高可能是由于氮化钒的析出所致。
(2)焊缝金属的高温抗拉强度 进行不同温度下ISR热处理的高温拉伸试蛤，可以从屈服强度的变化来估计应力消除的效果，试验结果见表3。从表3可看出，2.25CrMo材料的消应力处理温度(620/650℃)对加V钢材料来说，温度太低，必须加以提高，以获得显著的消除应力效果，经680℃消应力处理的屈服强度比650℃消应力，处理低35％，比经620℃消应力处理低43％。
(3)冲击试验 加V与不加V钢经不同热处理之后的转变曲线见图4。
经DHT处理，加V与不加V钢焊缝金属的冲击韧度转变曲线有着显著的不同。在室温，2.25CrMo钢焊缝金属的冲击韧度是40J，2.25CrMo0.25V钢焊缝金属的冲击值是19J。加钒钢的韧—脆转变温度大约要高40℃。
经ISR处理后的试验结果则受到ISR处理温度的影响。与标准的CrMo钢焊缝金属行为相反，在620℃下进行ISR处理降低冲击韧度：与在650℃下进行ISR处理相比韧—脆转变温度升高40℃，并且与DHT相比，韧—脆转变曲线并没有显著的改善。对于2.25CrMo0.25V焊缝金属需要在680℃下进行ISR处理，在室温的冲击韧度才与标准的CrMo钢经620℃ISR处理的冲击韧度相似。
实际上，这一行为是与ISR对拉伸强度的影响规律是一致的(见图3)，是由于回火所导致的基体软化与氮化钒析出强化效果的累加所致。
(4)硬度(HV10)试验对于加V钢，经620℃和650℃处理没有观察到焊缝金属的显著软化，试验结果见图5。
如果将两种钢进行比较，2.25CrMo钢经620℃×4h处理的硬度与2.25CrMo0.25V钢经680℃×4h处理的硬度相同。
(5)经最终热处理和步冷处理后的力学性能 表4和图6允许比较两种材料经最终热处理(分别是690℃×8h和705℃×8h)后拉伸、硬度和冲击韧度。图6还给出了经步冷处理后的冲击韧度值。
显然，经过最终热处理，标准的CrMo钢的韧性要好于加V钢，虽然前者的焊后热处理的温度要比后者低。两种材料都可以满足现今设计规范的要求。
步冷处理仅对韧一脆转变曲线有较小的影响，两种材料都可以满足更严格的技术规范要求。
Tr54PWHT＋3X(Tr54PWHT＋SC－Tr54PWHT)<+10℃
这一结果是与焊缝金属的纯净度紧密相关的，焊缝金属中的P、Sn、Sb和As的含量很低，以满足对X系数的要求。
四、结论
(1)经ISR和DHT热处理后焊接接头的扩散氢含量可以忽略不计。
(2)对2.25CrMo0.25V在680℃进行4h ISR处理，可以获得在室温下与2.25CrMo钢经ISR处理后类似的冲击韧度值。此外，这一温度对于加V钢是必须的，以获得显著的应力消除效果。由于温度高，必须考虑材料的整体LMP，所以不能降低材料的力学性能。实际上，这一热处理相当于在705℃进行1.2h的焊后热处理，而且这一热处理仅适用于拘束度大的接头形式，如喷管与简体的接头。
(3)在ISR或DHT处理之后，加V钢的抗拉强度要高于不加V的材料，但是经过最小焊后热处理，可以获得很高的冲击韧度和蠕变抗力，满足ASME规范的要求。
(4)由于极低的杂质含量(P、As、Sn、Sb)，加V钢焊材经最小焊后热处理和步冷处理后显示了高的回火脆性抗力。
