伏 玮,马韩韩,孔令瑞,沈志鹏,於孝春,贺小华,周昌玉

(南京工业大学 机械与动力工程学院,江苏 南京 211800)

加氢反应器是石油化工加氢装置的关键设备,由于其特殊服役环境:高温(345～454 ℃)、高压(6.9～28 MPa)、临氢(H2/H2S),使得对加氢反应器的材料综合力学性能要求较高。早期加氢反应器用钢2.25Cr-1Mo材料综合力学性能较好,但在长期使用过程中出现了回火脆、堆焊层氢致剥离、高温氢腐蚀、氢脆、高温腐蚀[1-3]等一系列问题,其中回火脆和氢脆对加氢反应器威胁最大。研究发现在2.25Cr-1Mo钢中加入合金元素V能显著提高其高温强度[4],目前2.25Cr-1Mo-0.25V钢成为加氢反应器的典型用钢,同时该钢也是一种沉淀强化钢,由于其含有Cr、Mo、V等合金元素,可形成稳定的弥散碳化物,从而固定组织中的C元素,提高材料的高温强度和抗氢脆性能[5-7]。相比于上一代钢种2.25Cr-1Mo,2.25Cr-1Mo-0.25V钢能适应更加严苛的高温、高压、高氢分压的服役环境,具有更高的许用应力和服役温度[8-9]。根据API RP 941:2016中的纳尔逊曲线[10],2.25Cr-1Mo-0.25V钢在高温、高氢分压环境中，最高操作温度比传统钢高出12.3%;高温、高氢分压环境下具有更高的许用应力意味着加氢反应器设备质量更轻,该钢是大型设备轻量化的重要材料。

文献[11-13]表明:合金钢在一定温度下长时间保温后发生回火脆化的主要原因是，材料中的杂质元素，如P、Sn、Sb等在晶界处偏聚,降低了晶界处的原子结合力,其中P元素为主要的有害元素。同时,文献[14-17]用二次离子质谱与原子探针法对B元素在钢中的偏聚进行了研究,发现连续冷却过程中,B元素在晶界上存在平衡和非平衡两类偏聚。……