锅炉异种金属焊接的缺陷问题探讨

在社会逐渐发展进步的背景下,我国的制造加工行业范围涉及的越来越广泛,消费者对产品的质量要求也越来越高,异种金属焊接技术的出现给了工业生产和发展提供了极大的帮助。在实际工作中因为对异种金属焊接工艺运用的越来越多,所以异种金属焊接在锅炉制造的实际过程中也出现了一些缺陷和问题,这就在一定程度上造成了在焊接过程中,对流受热表面中的异动金属出现了更为常见的问题及缺陷。通常在538°C或更高温度下输送蒸汽的过热器,都会使用两种完全不同的金属管道系统,在高温区域中会使用奥氏体不锈钢管系统,而在低温区域中会使用铁素体钢管系统。像此类的接头、金属和工艺上的焊接设计都是有不同之处的,铁素体材料特别容易在焊接的交界面处开裂。本文主要介绍及分析锅炉异种金属的焊接缺陷问题~([1])。     

R407焊条焊接P91与P22异种钢接头焊接性分析

通过斜Y型坡口裂纹试验、插销试验测试了采用R407焊条焊接P91与P22异种钢接头的冷裂纹倾向,并对不同预热温度下焊态接头组织和硬度进行了分析。结果表明:预热温度提高之后,插销试验的临界断裂应力不断增大,冷裂纹倾向降低;预热温度150℃时,临界断裂应力相当于R407熔敷金属的抗拉强度,接头裂纹率为零。室温下,P91侧热影响区和焊缝组织均为马氏体,P22侧热影响区组织为马氏体、铁素体和珠光体;预热温度150℃时,P91侧热影响区组织为细小马氏体和贝氏体,焊缝组织为贝氏体,P22侧热影响区组织为贝氏体和铁素体。随着预热温度升高,焊缝和热影响区硬度降低;预热温度150℃时,接头最高硬度低于350HV。研究成果可为现场异种钢焊接提供技术参考。     

铁素体/奥氏体异种钢接头蠕变断裂研究

为了改善铁素体钢与奥氏体钢之间蠕变强度差别太大的问题,在它们之间接入一段蠕变强度介于之间的过渡段,两条焊缝再选择两种不同蠕变强度的焊条分别焊接,结果可使铁素体/奥氏体异种钢接头的蠕变断裂强度达到铁素体同种钢接头的水平,试验结果进一步证明材料之间蠕变强度不匹配是异种钢接头高温运行过早失效的主要原因。     

T91与12Cr1MoVG异种钢焊接接头的硬度分析

采用自动钨极氩弧焊对12Cr1MoVG与T91异种钢进行焊接,研究在不同工艺实验条件下对异种钢焊接接头硬度的影响。研究结果表明,在不同工艺实验条件下,异种钢的焊接接头焊缝形貌基本一致,焊缝呈现倒梯形上下2层结构。经历热处理后的异种钢焊缝中心的硬度HV约为250,而未经历热处理的异种钢焊缝中心的硬度HV约为300,最高HV达到390,且异种钢焊接接头硬度靠近T91一侧硬度呈现突变上升。     

超高压锅炉异种钢管焊接工艺制订原则

阐述了奥氏体不锈钢与低合金钢异种接头的焊接性和焊接工艺性，分析了异种钢焊缝焊接工艺制定的原则，认为选用镍基材料作为焊接材料并采用适当的工艺措施可保证焊缝质量及延长异种钢接头的寿命。     

关于异种金属焊接的评述

锅炉受热面管系的异种金属焊接接头运行后发生了大量失效,已引起世界各国的广泛重视。本文就异种金属焊接发生失效的机理、控制原则、具体措施等方面作了综述。     

国产S30432钢和T92异种钢焊接接头力学性能和显微组织分析

研究了国产奥氏体S30432钢和马氏体T92异种钢焊接接头的力学性能、各微区的显微组织、硬度分布以及T92钢化学成分变化对焊接接头微观组织的影响,并与进口S30432钢和T92异种钢焊接接头的性能进行了对比.结果表明:国产S30432钢和T92异种钢焊接接头与进口同类型钢焊接接头的力学性能相当,硬度分布情况相同,T92钢侧熔合区的硬度最高,但国产S30432钢和T92异种钢焊接接头的硬度稍低于进口钢.在异种钢焊接接头的T92钢侧熔合区出现块状铁素体带,且发现T92钢不同的Creq当量会影响块状铁素体生成的数量和尺寸.     

国外文摘

异种钢焊接技术及其焊缝性能试验在镍——钛合金钢与奥氏体钢焊接试验时发现,两种钢材焊接的焊缝强度低、脆性高。为此做了二种焊接试验,即采用储能焊接与电阻焊接,同时将结果和焊接时放焊接添加金属的方法相比较。焊后,用显微镜,电子光栅显微镜及储能分光镜检查了焊缝情况。也对焊缝做了抗拉、弯曲与扭曲试验。     

316L奥氏体不锈钢厚板焊接工艺及接头性能研究

根据316L奥氏体不锈钢的焊接性,制定了316L厚板的焊接工艺,采用钨极氩弧焊和焊条电弧焊的组合焊接工艺对316L厚板进行了焊接,并对焊接接头进行了力学性能、金相检测和晶间腐蚀试验。结果表明,所获得的焊接接头无缺陷,力学性能合格,焊缝组织为奥氏体和少量δ铁素体,焊接接头无晶间腐蚀倾向。焊接工艺合理,满足316L奥氏体不锈钢厚板焊接生产要求。     

9Cr/2.25Cr异种钢接头焊缝高温时效试验组织性能研究

将9Cr/2.25Cr异种钢焊接接头在566℃温度下分别进行3 000h和8 000h的高温时效试验,用光学金相显微镜、扫描电镜进行观察,并通过焊缝冲击及硬度测试,研究了高温时效试验对异种钢接头焊缝显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:焊缝高温时效试验前后组织主要为板条马氏体和回火马氏体,随着试验时间的延长,碳化物在晶界、板条束界析出,马氏体基体亚晶变大,位错密度下降,焊缝区硬度降低;焊缝高温时效试验前后冲击值基本保持在20J左右,焊缝冲击功经过高温长期时效试验后没有明显变化。本次研究的成果可用来评估9Cr/2.25Cr异种钢接头焊缝的高温性能,为9Cr/2.25Cr异种钢焊接技术的成功开发做好技术准备。     

核级管道异种钢焊接缺陷的性质、成因及解决对策

对核电站核级管道异种钢焊缝出现的缺陷进行分析,采用模拟焊接试验的方法进行了裂纹再现,进而通过微观分析揭示了裂纹的性质和形成原因.结果表明:异种钢焊缝中出现的缺陷是热裂纹;焊缝中的硫元素含量过高是形成焊接缺陷的主要原因;在异种钢焊接时控制熔合比和热输入,可有效防止此类缺陷的产生.     

马氏体热强钢与珠光体热强钢异种钢焊接接头的研究

国外电站锅炉中奥氏体不锈钢与珠光体热强钢异种钢焊接接头长期运行后容易产生开裂的原因,据分析认为是:焊缝金属与基本金属之间线膨胀系数不同,在母材与焊缝的交界面上产生高的应力,在母材与焊缝交界面上产生应力氧化,在母材与焊缝交界面附近靠近低合金钢一边有一个窄的脱碳区,该脱碳区将产生加速蠕变。为解决这个问题,国外有的工厂采用过渡接头的方法,选择接头材料时使线膨胀系数阶梯过渡。F11钢与12CrlMoV钢的异种钢接头也存在奥氏体钢与珠光体钢异种钢接头类似的问题。国内生产的四台400吨/时锅炉8只再热器集箱三通16只F11钢与12CrlMoV钢的异种钢接头,运行一万小时左右均发生开裂。为解决这个问题,生产上采用含铬量阶梯过渡,即12crMoV-热337-热417-热507-热817-F11的办法。为验证这种过渡接头的可靠性和合理性,对这种形式的过渡接头进行了持久强度试验和金相观察。持久强度试验结果表明这种形式的过渡接头熔合线附近的持久强度是高的。     

反应堆压力容器接管－安全端异种钢焊缝直射纵波超声检测方法

反应堆压力容器（RPV）接管－安全端对接接头属奥氏体－铁素体异种钢焊缝,因晶粒粗大的原因实施超声检测难度大。针对现有斜射纵波检测方法对面状缺陷检测能力不足的情况,结合焊缝具体结构特点提出了一种以安全端端面为探伤面的超声直射纵波检测方法,试验研究结果表明该方法对垂直于焊缝表面的面状缺陷检测效果较好。该方法可与斜射纵波检测方法组合使用,在RPV制造阶段有推广应用价值。     

12X18H12T与TP347H异神钢焊缝显微组织分析

对末级过热器材质为12X18H12T与TP347H异种钢焊接工艺试验进行研究.通过焊缝外观成型及显微组织分析、扫描电镜、EDS能谱以及奥氏体钢的晶间腐蚀等试验研究,认定两种工艺下的对接环焊缝焊接接头均合格;采用钨极氩弧焊打底(焊丝H1Cr18Ni9Ti)、A132焊条填充盖面的焊接工艺所焊接头性能优于采用钨极氩弧焊打底...     

嵌插式电子束焊接在锅炉钢管上的应用

绪言嵌插式电子束焊接用于封底焊是非常有效的,可以显著地改善异种钢焊接接头的金相组织和机械性能。这种方法适宜焊接高温高压锅炉和原子能设备中高温高压钢管的异种钢接头,并能获得优质高产的焊缝。本文讨论了嵌插式电子束焊接异种钢     

9Cr钢/Inconel 625镍基合金异种接头激光窄间隙焊接工艺研究

采用窄间隙激光填丝焊接技术实现了25mm厚度9Cr钢/Inconel 625镍基合金异种材料的连接,并对所获得的焊接接头组织和力学性能进行测试分析。结果表明:焊接接头在保持窄焊缝(宽度约4.5mm)条件下,有效避免了侧壁未熔合等缺陷,焊缝成形良好。焊接接头组织显示出典型的树枝晶形貌特征,其间距和生长方向受到焊接热循环的影响。硬度试验表明,9Cr钢一侧热影响区硬度达到450HV,高于Inconel 625镍基合金母材(205HV)、9Cr钢母材(215HV)及焊缝区(220HV)。焊接接头的室温抗拉强度为468MPa,断裂位置位于Inconel 625母材上。焊接接头焊缝区室温冲击功为68J,低于Inconel 625合金(105J),高于9Cr钢(49J)。本研究可为9Cr钢与镍基合金厚壁材料激光窄间隙焊接提供参考。     

0Cr18Ni10Ti与（SA387Gr11c12＋堆焊层）异种钢的焊接工艺

针对产品加强管（0Ci118Ni10Ti）与筒体（SA387Gr11C12＋堆焊层）角焊缝异种钢焊接接头焊接问题，提出了先在筒体开孔厚度上焊接隔离层，然后再焊接角焊缝实践证明，采用这种焊接工艺进行焊接，可以获得优良的焊缝，能够保证设备的正常运行、     

新“类固溶处理焊接法(SSTW)”开发及在异种钢焊接中的应用

低合金钢和不锈钢的异种钢焊接,焊缝采用镍基合金比不锈钢优越,但存在裂缝及晶间腐蚀等困难。新的SSTW法可获得优质的焊接接头,并已在秦山300Mw工程中应用。     

600MW反应堆压力容器径向支承块特厚件镍基合金焊接

600MW反应堆压力容器(RPV-600)的径向支承块的焊接存在较多的困难因素:属于异种金属焊接接头;焊接材料可焊性差;焊缝位置较深等。在多次试验、讨论后,提出了一套合理的完整的焊接规范,使焊接质量达到了规定的技术要求。重点对镍基合金的焊接性、打磨工艺等其它辅助工艺措施作了重点的研究。     

异种金属焊接接头过早失效判据

本文以实验室蠕变断裂试验数据为基础,分析了异种金属接头蠕变断裂的规律,并提出了异种金属焊接接头过早失效敏感性的判据,而且介绍了过早失效判据在工程应用上的实例。