2.25Cr-1Mo-0.25V材质加氢钢性能不合原因及解决措施探讨

高祥明

（1.东北大学，辽宁 沈阳 110000；2.山东钢铁股份有限公司，山东 莱芜 271100）

近年来，在社会逐步发展的大背景下，我国钢铁行业呈现了快速的发展趋势。而对于钢材加工生产来说，为钢铁企业非常重要的工作内容之一，在钢材加工生产过程中，需确保加工工艺技术落实到位，进而提高加工钢材的性能及质量。但是，实践工作发现在2.25Cr-1Mo-0.25V材质加氢钢生产加工过程中存在气性能不合格的问题，考虑到其性能的提升，进而促进其产品质量的提升，因此本课题针对“2.25Cr-1Mo-0.25V材质加氢钢性能不合原因及解决措施”进行分析研究具备显著的价值意义。

1 加工工艺技术分析

本次研究以“承制的某加氢反应器筒节锻件，基于调质之后引发批量性能不合格质量隐患问题”作为主要的研究内容，所使用的加氢反应器筒节锻件尺寸及取样要求如下图1所示：

图1 加氢反应器筒节锻件尺寸及取样要求

在本次2.25Cr-1Mo-0.25V材质加氢钢生产加工过程中，涉及的加工工艺内容如下：

（1）基于粗加工作业完成之后，以专用的规范标准，实施超声检测操作，进一步进行质量验收；然后基于筒节上端周向对称180°各焊上热缓冲块1块，通过四周角焊缝焊接处理，将1个通气孔留下。

（2）在调质之后，根据取样图对性能试料割取，其中 试 料A和 试 料B轴 向 对 称180° ；试 块A-1（B-1）的尺 寸 为320mm×150mm×T；试 块A-2（B-2）的 尺 寸 为390mm×150mm×T；其中T指的是壁厚，并且基于外表面印有颅卡号和相对应试块的字样。

（3）对 试 块A-1（B-1）朝 各 个 气 割 面 均 匀 加 工 成290mm×120mm×T之后，然后根据筒节试样分布图进行加工，加工为T/2及外表面试片。而对于试块A-2（B-2），则朝各气割面均匀加工为360mm×120mm×T之后，进一步朝壁厚方向，在内外表面均匀加工的基础上，使其和T/2位置接近，其试片的尺寸为360mm×120mm×30mm。

（4）上述各试片在转移印记之后，均进行送检，根据筒节试样分布图加工试验，并进行相对应的检验工作。如下表1所示，为锻件性能和金相组织的规范标准要求：

2 性能不合格问题及原因分析

2.1 性能不合格问题

本次在加氢反应器筒节锻件加工生产过程中，发现调质之后，均发生了冲击性能不合格的问题，每组冲击均呈现了性能不合格的问题，包括：常温拉伸性能不合格、454℃拉伸性能不合格以及金相组织没有达到＞90%贝氏体的标准要求等。

2.2 原因分析

通过进一步的研究分析发现，导致性能不合格的主要原因包括：

2.2.1 基于冲击性能层面的分析

在冲击性能分析过程中，使用了电镜检测的方法，多冲击断口的形态进行检测分析，发现夹杂缺陷为氧化铝。而对于2.25Cr-1Mo-0.25V材质加氢钢来说，其材质为铝镇静钢，基于脱氧及浇注期间，有大量的Al2O3夹杂生成，基于钢锭开浇的情况下，对于被氧气污染的钢液来说，没有彻底放干净，在置入钢锭膜之后，这部分钢液存在大量的氧化物夹杂，特别是处于铝镇钢液当中，存在许多的Al2O3夹杂。在水口容积低的情况下，对于受到污染的钢液，或处于钢液中的夹杂易扩散到锭身水口端，当在锻件上残留，便会使超标缺陷形成。基于钢锭浇注过程中，所产生的夹杂在受到流冲击的影响以及扰动的影响之下，易在模壁附近聚集，且这个位置钢水流动性不理想，易快速发生凝固，进而使夹杂不易排出。此外，因钢锭顶部落下的结晶雨和从侧壁生长出来的树枝晶支臂熔断及折断所产生的自由晶，会让钢锭下部产生一个沉积堆；基于一定条件下，受高度偏高的影响，当锻造冲孔时难以将沉积堆彻底去除干净。

表1·锻件性能和金相组织的规范标准要求

2.2.2 基于金相组织层面的分析

在金相组织分析过程中，由于锻件调质之后，在金相组织当中有铁素体存在，因铁素体所占比重提升，导致材料的基本性能受到了负面影响，进一步易导致冲击不合格问题的出现。同时，根据铁素体的组织形貌特征以及分布规律发现，此种铁素体组织主要是因为淬火环节冷速偏低所致，在使淬火冷却速度提升的条件下，可以使这种铁素体组织得到有效去除。

3 相关解决措施的实施

结合上述分析可知，对于本次研究出现的2.25Cr-1Mo-0.25V材质加氢钢性能不合格问题，其关键的原因体现在两个方面：其一，Al2O3夹杂物存在；其二，调质之后，金相组织不合格。结合这两方面的原因，为了提高2.25Cr-1Mo-0.25V材质加氢钢的性能及质量，有必要采取有效解决措施，具体解决措施如下：

（1）基于炼钢期间，加强Al及Mg含量的控制，适当将微量Ca添加进去，并增加净空的高度，确保结晶雨及受到污染的钢液可以置入水口内部；同时，对于沉积堆的高度需降低，确保锭身的清洁，让这部分夹杂物于锻造当中可以完全清除干净，进一步使氧化铝的产生得到有效降低。此外，处于浇注之前，需根据规范的工艺要求，完成氩气的置换，并做好注流保护方面的工作，使钢水二次氧化的发生得到有效防范。

（2）做好锻造期间质量控制的强化工作，对于水口切除量，需结合内部控制规范标准要求，确保有150mm，避免水口端内部缺陷附带至锻件本体，进而避免质量缺陷的出现。

（3）对相关热处理工艺参数进行微调，并结合锻件的性能，确保其他性能不受到影响的条件下，合理调整热处理工艺回火温度，即从之前的685℃～700℃调整到690℃～700℃，使回火温度的下限得到有效提升，却奥回火温度能够在690℃及以上，并将锻件的具体料温精确控制到695℃到700℃之间，进一步确保冲击值的提升。

（4）因此次锻件的金相组织没有＞90%贝氏体，所以基于后续调质热处理期间，确保淬火吊运的时间从原工艺要求的≤10分钟，降低至6分钟及以下，确保淬火状态下，基于出炉至入水时间尽可能地缩短，进一步确保锻件的温度能够少量流失。同时，在淬火过程中，需加强立喷的监控应用，在试水条件下加强对漏水点的检查，并做好定期维修保养工作。

4 结语

综上所述，2.25Cr-1Mo-0.25V材质加氢钢存在性能不合格的问题，通过原因分析，发现主要体现在两个方面：其一为没存在Al2O3夹杂物；其二，为调质之后金相组织不合格。为了解决这些问题，便有必要做好相应的解决工作，比如在炼钢期间加强Al及Mg含量的控制，适当添加微量Ca，并增加净空的高度等；又比如，加强锻造期间质量控制，对相关热处理工艺参数进行微调处理等。相信做好以上处理工作，2.25Cr-1Mo-0.25V材质加氢钢的性能及质量将能够得到有效提升。