● 摘要
铬钼钢广泛应用于热壁加氢反应器，长期在高温（375-575℃）、高压(6.9-28MPa)、临氢(H2、H2S)的恶劣环境下运行。该材料长期服役后会由于回火脆化与氢脆而劣化。目前国内在役加氢反应器已使用了6～20年，其危险性在逐年递增。因此开展在役加氢反应器用铬钼钢长期服役后回火脆与氢脆叠加效应研究对于国内加氢反应器的安全运行具有重要意义。 本文实验用材料取材于已累计服役14年的镇海炼化加氢精制反应器随炉挂块，挂块材质为2.25Cr-1Mo钢，取样部位包括母材、焊缝与熔合线，针对该挂块材料，本文的主要研究工作与成果有： 1. 在役2.25Cr-1Mo钢的回火脆化实验。对已服役14年的加氢反应器用材料2.25Cr-1Mo钢进行冲击试验，评价其劣化程度。结果表明：在加氢反应器中放置14年后，挂块（母材、焊缝、熔合线）材质发生了明显的回火脆化。 2. 在役2.25Cr-1Mo钢不同氢浓度下的韧脆转变行为研究。用电化学充氢的方法对取出态2.25Cr-1Mo钢充氢处理，分别将其氢浓度控制在2ppm、4ppm，对充氢后的试样进行冲击实验。结果表明：取出态2.25Cr-1Mo钢具有一定的氢脆敏感性，且随着氢浓度的增加，材料脆化程度增加，回火脆与氢脆的叠加效应增强。 3. 2.25Cr-1Mo钢回火脆与氢脆叠加效应研究。设计正交实验，分别将2.25Cr-1Mo钢控制到不同的回火脆化水平和不同的氢浓度下，实验研究不同回火脆化程度和不同氢浓度下材料的脆化规律。结果表明：已经发生回火脆化的2.25Cr-1Mo钢具有较大的氢脆敏感性，且回火脆化程度越大，其氢脆敏感性越大；材料在相同的回火脆化程度下，其氢脆敏感性与氢浓度有关，氢浓度越大，材料的脆化程度越大。 本文还基于杂质元素晶界偏聚理论和氢脆机理定性探讨了回火脆与氢脆叠加效应机理，并用该理论解释了本论文中的实验现象与结果。