[发明专利]一种加氢反应器用2.25%Cr-1%Mo-V钢焊条及其制备方法

说明书

本发明公开了一种加氢反应器用2.25%Cr‑1%Mo‑V钢焊条，由焊芯和药皮构成，焊芯为超低P、S碳钢H08E焊芯，药皮涂敷于焊芯外壁，药皮的组分包括碳酸钙、碳酸镁、萤石、氟化铈、氟化钡、冰晶石、金红石、钛白粉、石英粉、中碳锰铁、45硅铁、金属铬、钼铁、钒铁、金属铌、铝镁合金、藻酸盐、余量为铁粉。本发明焊条适用于高强度加氢反应器的焊接，具有高强度、高韧性并具有超低氢和低回火脆性，具有优异的全位置焊接工艺性能，电弧稳定、基本无飞溅、操作性优异、脱渣优良且焊缝成型美观。

技术领域

本发明属于焊接材料领域，特别涉及一种应用于加氢反应器高温高压环境下使用的高强度2.25%Cr-1%Mo-V钢用耐热钢焊条及其制备方法。

背景技术

加氢反应器是现代炼油工业的重大关键设备，主要用于石油炼制或重质油的加氢裂化、加氢精制及催化重整、脱硫、脱除重金属等工艺过程。随着国际石油工业设备向自动化、大型化的方向发展，所用加氢反应器的尺寸愈来愈大，临氢压力容器，特别是热壁高压加氢反应器，自60年代开始普遍采用2.25%Cr-1%Mo钢。从使用性能来看，设备面临着介质腐蚀、氢腐蚀、氢脆和回火脆化、蠕变脆化等一系列的问题，从设备寿命和安全考虑，抗回火脆化显得尤为重要。原来一直被采用的2.25%Cr-1%Mo钢难以满足需求，尤其在长期使用中也曾暴露出如高温回火脆化等一系列的问题。

在发达国家，新的加氢反应器近年来已经开始使用新的钢种——2.25%Cr-1%Mo-V钢。该钢种在强度、韧性方面较传统的2.25%Cr-1%Mo钢大幅提高，并且还具有优秀的抗高温回火脆性、抗氢脆等性能。近年来，高强度2.25%Cr-1%Mo-V钢因其优异的高温特性被越来越广泛应用于石油化工、煤化工、核电、汽轮机以及火电等领域如加氢反应器、脱硫反应器等高温高压环境。由于这类材料使用环境较为严苛，相应地与其配套的焊接材料要求也较高。

国内2.25%Cr-1%Mo-V钢制加氢反应器的制造才刚刚起步，仅有少数公司能够制造该钢种的大型反应器，且相应配套的焊材基本依赖进口，工程上埋弧焊推荐神钢配套的埋弧焊丝+焊剂、电弧焊推荐采用R417焊条进行焊接。但目前国内市场上这类焊条开发尚不成熟，且普遍存在着冲击韧性不足且回火脆性较高等问题，给加氢反应器等承压设备的安全运行带来很大隐患，因此研究2.25%Cr-1%Mo-V钢的焊接性及相匹配的焊材对于开发2.25%Cr-1%Mo-V钢制加氢反应器具有重要的理论价值和实际意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种加氢反应器用、高强度高韧性耐热的2.25%Cr-1%Mo-V钢焊条，具有优异的全位置焊接工艺性能，其熔敷金属具有高强度、高韧性、超低扩散氢（H≤3ml/100g）和低回火脆性，720℃*8h热处理后抗拉强度≥650MPa，延伸≥20%，-30℃冲击≥120J，焊缝回火脆化敏感性系数X系数≤10ppm，J系数≤100（%）。

为实现上述技术效果，本发明的技术方案是：一种加氢反应器用2.25%Cr-1%Mo-V钢焊条，由焊芯和药皮构成，焊芯为超低P、S碳钢H08E焊芯，药皮涂敷于焊芯外壁，药皮占焊条总重量系数的0.35~0.55；

(a)以焊芯总重量为基准，按重量百分比计，所述焊芯的组分如下：C：≤0.10%；Si：≤0.20%；Mn：0.4～0.65%； P：≤0.005%；S：≤0.003%；P+S≤0.008%；Fe：余量；

(b) 以焊药总重量为基准，按重量百分比计，所述药皮的组分如下：碳酸钙：8～22%，碳酸镁：15～30%，萤石：6～20%，氟化铈：3～8%，氟化钡：3～10%，冰晶石：2～4%，金红石：2～6%，钛白粉：0.5～1.5%，石英粉：2～5%，中碳锰铁：3~5%，45硅铁：2~4%，金属铬：6~9%；钼铁：3~6%；钒铁：0.3~0.8%；金属铌：≤0.3%；铝镁合金：0.5～2%；藻酸盐：0.5%~2.5%；余量为铁粉。