1Cr0.5Mo(H) 耐高温高压抗氢腐蚀临氢钢板‌ 的详细技术解析

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摘要:‌国际标准‌‌ASTM A387/A387M‌:压力容器用铬钼合金钢板标准‌牌号:Grade 12 Class 2‌对应成分:1Cr-0.5Mo(含氢环境专用)‌ASME SA-387‌:等同采用ASTM标准,用于ASME锅炉及压力容器规范。‌中国标准‌

1Cr0.5Mo(H) 耐高温高压抗氢腐蚀临氢钢板‌ 的详细技术解析,涵盖其标准、特性、应用及关键参数:

1. 核心标准与牌号

国际标准‌‌ASTM A387/A387M‌:压力容器用铬钼合金钢板标准‌牌号:Grade 12 Class 2‌对应成分:1Cr-0.5Mo(含氢环境专用)‌ASME SA-387‌:等同采用ASTM标准,用于ASME锅炉及压力容器规范。‌中国标准‌‌GB/T 713‌:锅炉和压力容器用钢板‌牌号:14Cr1MoR(H)‌("H"代表临氢条件)注:1Cr0.5Mo(H) 在国内通常归类为 ‌14Cr1MoR(H)‌,成分类似(Cr: 1.15~1.50%,Mo: 0.45~0.65%)。

2. 化学成分(典型值,ASTM A387 Gr.12 Cl.2)

元素

C

Mn

Si

Cr

Mo

P≤

S≤

范围

0.05~0.20

0.30~0.60

≤0.50

0.80~1.25

0.45~0.65

0.025

0.025

关键控制

低碳设计(降低焊接冷裂倾向)

保证韧性

脱氧剂

抗氢腐蚀核心

稳定碳化物,抗氢蚀

严控杂质

严控杂质

3. 核心性能与优势

(1) 抗氢腐蚀(H₂ Corrosion Resistance)

机理‌:Cr、Mo元素形成稳定碳化物(如 Cr₇C₃、Mo₂C),阻止氢原子与钢中碳反应生成甲烷(CH₄),避免氢致裂纹和脱碳。‌适用条件‌:‌温度范围‌:250~550℃(Nelson曲线安全区)‌氢分压‌:≤ 10 MPa(典型炼油加氢工况)。

(2) 高温强度与抗蠕变

550℃高温强度‌:抗拉强度 ≥ 380 MPa,屈服强度 ≥ 205 MPa(ASTM A387要求)。‌长期蠕变性能‌:Mo元素提升高温组织稳定性,抵抗应力松弛。

(3) 焊接性与加工

焊接工艺‌:‌预热温度‌:150~200℃(防止冷裂纹)‌焊材匹配‌:AWS A5.5 E8018-B2(低氢焊条)‌焊后热处理 (PWHT)‌:‌必须执行‌:690~705℃ 保温(≥2小时/英寸厚度)‌目的‌:消氢、软化热影响区、提升韧性。

4. 力学性能(ASTM A387 Gr.12 Cl.2)

状态

厚度 (mm)

屈服强度 (MPa)

抗拉强度 (MPa)

伸长率 (%)

冲击功 (-30℃, J)

正火+回火

≤50

≥310

515~690

≥18

≥34(横向)

>50~100

≥295

515~690

≥18

冲击功需满足低温韧性要求(防止脆断)

5. 典型应用场景

炼油加氢装置‌:加氢反应器壳体、热交换器壳体、高温分离器‌煤化工‌:煤液化反应器、合成气洗涤塔‌电力与能源‌:高温高压蒸汽管道(≤550℃)、电站锅炉汽包‌关键设备示例‌:‌壳牌(Shell)加氢裂化反应器‌‌埃克森美孚(ExxonMobil)渣油加氢处理装置

6. 工艺与质量控制要点

冶炼‌:电炉冶炼 + 炉外精炼(LF/VD)→ 控制S/P含量 ≤0.015%。‌轧制与热处理‌:‌正火+回火‌(必需):细化晶粒,均匀组织。‌无损检测‌:100% UT探伤(按ASTM A578 Level III)检测内部缺陷。‌抗氢试验‌:‌高温高压氢暴露试验‌(模拟工况)验证抗氢性能。

7. 与其他临氢钢对比

钢种

适用温度/氢压

优势

局限

1Cr0.5Mo(H)

≤550℃, ≤10MPa H₂

性价比高,焊接性好

高于550℃时强度下降

2.25Cr-1Mo(H)

≤575℃, ≤20MPa H₂

更高温抗氢能力

成本高,焊接难度增大

奥氏体不锈钢

不限(耐全面腐蚀)

抗高温氧化

成本极高,应力腐蚀敏感

来源:舞钢师磊

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