堆焊层氢剥离实验

氢剥离是：由于制作反应器本体材料的Cr-Mo钢和堆焊层用的奥氏体不锈钢具有不同的氢溶解度和扩散速度，导致使用过程在堆焊层过渡区的堆焊层侧出现很高的氢浓度，由于母材和堆焊层材料的线膨胀系数差别较大，造成界面上存在着相当可观的残余应力；加上堆焊层界面处的冶金因素影响(由于制造中焊后热处理，在境界层上受到析出的碳化物形态及可能形成沿融合层生长的粗大结晶的影响等)造成剥离。

检测标准：ASTM G146-2001(2013)。

剥离发生的原因

目前比较一致的观点是：在高温高压条件下操作所吸收的氢，在停工时冷却过程中会在基材与堆焊层界面上积存(该界面金相组织比较粗大，且伴生部分σ相或马氏体组织)，氢浓度较高。另外，基材与堆焊层的热膨胀系数相差较大，热应力相应较大。氢和应力的综合作用容易诱发剥离。反应器基材与堆焊层界面间的剥离现象，本质上也是一种氢脆(氢致裂纹)，宏观下是沿晶界层发展的，属于两种不同材质在晶界面上因残留氢而引起的氢脆开裂。

防止堆焊层氢致剥离的对策

1、降低界面上的氢浓度；

2、减轻残余应力；

3、设法使堆焊层熔合线附近的组织具有较低的氢脆敏感性；

4、严格遵守操作规程，尽量避免非计划的紧急停车；

5、在正常停工时应采取能使氢尽可能从器壁内释放出去的停工条件。

防止氢脆的对策：

不仅要有正确的设计与选材，而且与正确的制造工艺和正确的操作维护关系极大。对常规21/4Cr-1Mo钢的防护措施 抗拉强度Rm≤690MPa；屈服强度Rel≤620MPa；硬度≤220HB从结构设计上应尽量减少应变幅度(如构件与母材作成一体结构，降低热应力，避免应力集中等)；制造中应充分消除残余应力，使负荷应力降低。并通过无损检测消除宏观缺陷等。其实，涉及到的学问实在是太多了，包括热处理工艺拉，使用加钒钢，焊接工艺等等 。

基于ASTM  G146-01关于热壁加氢反应器堆焊层与基材之间抗氢致剥离特性的试验方法和试验程序，包括试样尺寸确定、热处理、超声检测、清洗、除气、压力试验、充氢、试块切割、金相检测等。 

热壁加氢反应器在使用一定时间后，检测发现制造时结合良好的堆焊层发生与主体局部分离的现象,称之为堆焊层的剥离。 剥离发生的原因，目前比较一致的观点是：在高温高压条件下操作所吸收的氢，在停工时冷却过程中会在基材与堆焊层界面上积存(该界面金相组织比较粗大，且伴生部分σ相或马氏体组织)，氢浓度较高。另外，基材与堆焊层的热膨胀系数相差较大，热应力相应较大。氢和应力的综合作用容易诱发剥离。反应器基材与堆焊层界面间的剥离现象，本质上也是一种氢脆(氢致裂纹)，宏观下是沿晶界层发展的，属于两种不同材质在晶界面上因残留氢而引起的氢脆开裂。 影响抗剥离性能的因素是多方面的，许多机理仍在探索之中，因此，该试验研究目前在国内外都是一个重点方向。

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