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堆焊層氫剝離實驗

氫剝離是：由于制作反應器本體材料的Cr-Mo鋼和堆焊層用的奧氏體不銹鋼具有不同的氫溶解度和擴散速度，導致使用過程在堆焊層過渡區(qū)的堆焊層側出現(xiàn)很高的氫濃度，由于母材和堆焊層材料的線膨脹系數(shù)差別較大，造成界面上存在著相當可觀的殘余應力；加上堆焊層界面處的冶金因素影響(由于制造中焊后熱處理，在境界層上受到析出的碳化物形態(tài)及可能形成沿融合層生長的粗大結晶的影響等)造成剝離。

檢測標準：ASTM G146-2001(2013)。

剝離發(fā)生的原因

目前比較一致的觀點是：在高溫高壓條件下操作所吸收的氫，在停工時冷卻過程中會在基材與堆焊層界面上積存(該界面金相組織比較粗大，且伴生部分σ相或馬氏體組織)，氫濃度較高。另外，基材與堆焊層的熱膨脹系數(shù)相差較大，熱應力相應較大。氫和應力的綜合作用容易誘發(fā)剝離。反應器基材與堆焊層界面間的剝離現(xiàn)象，本質上也是一種氫脆(氫致裂紋)，宏觀下是沿晶界層發(fā)展的，屬于兩種不同材質在晶界面上因殘留氫而引起的氫脆開裂。

防止堆焊層氫致剝離的對策

1、降低界面上的氫濃度；

2、減輕殘余應力；

3、設法使堆焊層熔合線附近的組織具有較低的氫脆敏感性；

4、嚴格遵守操作規(guī)程，盡量避免非計劃的緊急停車；

5、在正常停工時應采取能使氫盡可能從器壁內釋放出去的停工條件。

防止氫脆的對策：

不僅要有正確的設計與選材，而且與正確的制造工藝和正確的操作維護關系極大。對常規(guī)21/4Cr-1Mo鋼的防護措施 抗拉強度Rm≤690MPa；屈服強度Rel≤620MPa；硬度≤220HB從結構設計上應盡量減少應變幅度(如構件與母材作成一體結構，降低熱應力，避免應力集中等)；制造中應充分消除殘余應力，使負荷應力降低。并通過無損檢測消除宏觀缺陷等。其實，涉及到的學問實在是太多了，包括熱處理工藝拉，使用加釩鋼，焊接工藝等等 。

基于ASTM  G146-01關于熱壁加氫反應器堆焊層與基材之間抗氫致剝離特性的試驗方法和試驗程序，包括試樣尺寸確定、熱處理、超聲檢測、清洗、除氣、壓力試驗、充氫、試塊切割、金相檢測等。 

熱壁加氫反應器在使用一定時間后，檢測發(fā)現(xiàn)制造時結合良好的堆焊層發(fā)生與主體局部分離的現(xiàn)象,稱之為堆焊層的剝離。 剝離發(fā)生的原因，目前比較一致的觀點是：在高溫高壓條件下操作所吸收的氫，在停工時冷卻過程中會在基材與堆焊層界面上積存(該界面金相組織比較粗大，且伴生部分σ相或馬氏體組織)，氫濃度較高。另外，基材與堆焊層的熱膨脹系數(shù)相差較大，熱應力相應較大。氫和應力的綜合作用容易誘發(fā)剝離。反應器基材與堆焊層界面間的剝離現(xiàn)象，本質上也是一種氫脆(氫致裂紋)，宏觀下是沿晶界層發(fā)展的，屬于兩種不同材質在晶界面上因殘留氫而引起的氫脆開裂。 影響抗剝離性能的因素是多方面的，許多機理仍在探索之中，因此，該試驗研究目前在國內外都是一個重點方向。

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