P92钢焊接接头Ⅳ型蠕变断裂特性

在600—650℃,100—240 MPa对用埋弧自动焊工艺制备的P92钢焊接接头进行高温蠕变实验,采用OM,SEM和TEM等研究焊接接头的Ⅳ型蠕变断裂特性.结果表明,P92钢焊接接头的Ⅳ型断裂发生在高温和低应力条件下,存在一个临界Larson-Miller参数LMP和临界应力,它们的值分别约为35.5和120 MPa;Ⅳ型断裂部位的变形很小,位于靠近临界热影响区的细晶区,即加热峰值温度在A_C3附近,该部位显微结构退化为铁素体等轴晶及蠕变过程中Laves相在晶界析出和长大是影响Ⅳ型断裂的主要因素,M₂₃C₆粗化的影响较小;焊接接头Ⅳ型断裂是一种晶界孔洞聚集型蠕变断裂,孔洞在粗大Laves相附近形核,可用损伤晶界上孔洞面积分数f或孔洞面积分数a作为发生Ⅳ型断裂的微观判据,它们在650℃时的临界值分别约为0.5%和1.2%.     

P92钢焊接接头Ⅳ型蠕变断裂特性

在600-650℃,100-240 MPa对用埋弧自动焊工艺制备的P92钢焊接接头进行高温蠕变实验,采用OM,SEM和TEM等研究焊接接头的Ⅳ型蠕变断裂特性.结果表明,P92钢焊接接头的Ⅳ型断裂发生在高温和低应力条件下,存在一个临界Larson-Miller参数LMP和临界应力,它们的值分别约为35.5和120 MPa;Ⅳ型断裂部位的变形很小,位于靠近临界热影响区的细晶区,即加热峰值温度在Ac₃附近,该部位显微结构退化为铁素体等轴晶及蠕变过程中Laves相在晶界析出和长大是影响Ⅳ型断裂的主要因素,M₂₃C₆粗化的影响较小;焊接接头Ⅳ型断裂是一种晶界孔洞聚集型蠕变断裂,孔洞在粗大Laves相附近形核,可用损伤晶界上孔洞面积分数f或孔洞面积分数a作为发生Ⅳ型断裂的微观判据,它们在650℃时的临界值分别约为0.5%和1.2%.     

焊接残余应力对P92钢Ⅳ型蠕变开裂的影响

P92钢焊接接头在高温长时服役条件下易于在细晶热影响区(FGHAZ)或临界热影响区(ICHAZ)产生Ⅳ型裂纹.但对于Ⅳ型开裂的机理,至今尚未达成一致认识.为了科学地认识Ⅳ型开裂,文中采用大型有限元软件ABAQUS对P92钢焊接接头的温度场、应力场以及蠕变进行了有限元模拟,并且通过X射线测量试验对残余应力模拟值进行了验证...     

有关钢焊接的文献

<正>焊接残余应力对P92钢IV型蠕变开裂的影响/姜运建,等.焊接学报,2011,32(1):16-20.P92钢焊接接头在高温长时服役条件下易于在细晶热影响区(FGHAZ)或临界热影响区(ICHAZ)产生IV型裂纹。但对于IV型开裂的机理,至今尚未达成一致认识。为了科学地认识IV型开裂,文中采用大型有限元软件ABAQUS对P92钢焊接接头的温度场、应力场以及蠕变进行了有限元模拟,并且通过X射线测量试验对残余应力模拟值进行了验证。结果表明,通过温度     

P92钢焊接接头持久强度及微观组织分析

通过对SA335P92钢焊接接头进行600℃×104h高温持久性能试验,外推焊接接头600℃下105h的持久强度值为116 MPa.借助金相分析仪、透射电镜和能谱仪分析了P92钢焊接接头高温持久试验前后的组织结构.结果表明,原始P92钢焊接接头的金相组织为回火马氏体,主要的沉淀相有M23C6碳化物,晶内存在高密度的位错...     

9％Cr耐热钢接头HAZ中的Ⅵ型裂纹

综述了9%Cr钢接头HAZ中Ⅳ型开裂的形态性质、影响因素及控制原理。结果表明,发生在接头HAZ细晶区和临界区的Ⅳ型裂纹,沿晶界粗大析出相产生的蠕变空洞或微孔串接扩展,属于蠕变损伤性质的典型脆性断裂裂纹。不均匀的马氏体+碳化物+微量δ-铁素体组织是Ⅳ型裂纹形成的组织因素。HAZ宽度对接头蠕变断裂强度影响很明显,母材中添加适量的B使焊接接头获得了良好抗蠕变断裂性能,焊接工艺因素的影响亦不可忽视。优化母材成分和显微组织是控制Ⅳ型裂纹倾向的必要条件,而正确的工艺措施则是控制Ⅳ型裂纹倾向的充分条件。     

P92钢焊接接头蠕变本构关系

通过热处理方法模拟焊接热循环,在 3.53 K/s 的升温速度下制备 P92 钢焊接热影响区各微区的模拟组织试样,通过单轴蠕变试验获得 923K 下 P92 钢熔敷金属、热影响区各微区和母材组织不同应力水平下的单轴蠕变数据,用最小二乘法拟合得到 P92钢焊接接头各区域组织在稳态蠕变条件下的蠕变本构方程.结果表明,相比焊接接头其它微区组织,试验应力较低时,细晶区的蠕变应变率最大,因此在低应力下细晶区容易发生蠕变开裂;随着应力水平的增加,焊接接头和母材蠕变速率逐渐超过细晶区,蠕变断裂易发生在焊缝或母材上.

Abstract：

The welding heat thermal cycle was simulated through the heat treating method, and the simulated microstructures of the coarse grain heat-affected zone (CGHAZ), fine grain heat-affected zone (FGHAZ) and intercritical heat-affected zone (ICHAZ)of P92 steel were prepared by using a furnace at 3.53 K/s of heating rate. The uniaxial creep data of the base metal, deposited metal and simulated CGHAZ, FGHAZ and ICHAZ specimens were obtained through the creep tests under the temperature of 923 K, and the creep constitutive equations of each material were obtained too. The result shows that the creep strain rate of FGHAZ is higher than the other zones of the welded joint under the low stress. So the creep rupture is easy to occur in te FGHAZ. In addition, the creep properties are obviously different among the CGHAZ, FGHAZ and ICHAZ, which indicate the HAZ has the obvious material heterogeneity.     

马氏体/贝氏体耐热钢焊接接头的界面蠕变损伤行为

采用脉冲氩弧焊接工艺、高温加速模拟、高温持久实验研究了不同焊缝蠕变强度匹配条件下马氏体耐热钢9Cr1MoVNbN与贝氏体耐热钢12Cr2MoWVTiB异种钢焊接接头的高温强度、界面蠕变损伤及破坏特征.研究结果表明,焊前523 K预热、焊后1023 K×1 h回火条件下,接头的力学性能优异.加速模拟运行500,1000和1500 h后低匹配焊接接头的界面蠕变损伤最严重,发生了界面蠕变断裂,早期失效倾向较大;中匹配接头的蠕变损伤最小,仅发现个别孤立蠕变孔洞,早期失效倾向最小,中匹配接头在923 K下的持久强度(σ105)与低匹配接头比较接近;高匹配接头在923 K下的持久强度(σ105)最低,蠕变孔洞几乎连成裂纹,蠕变损伤和早期失效较大.因此,对于上述异种钢焊接接头采用中匹配焊缝较为合理.     

T92钢与TP347H钢焊接接头高温蠕变研究

通过显微组织观察和微型杯突试验,对长时间高温服役状态下的T92/TP347H钢焊接接头进行微观组织观察和断裂特性分析。结果表明,T92/TP347H钢焊接接头各区域受焊接热循环的影响,微观组织差别较大。焊接接头最易断裂区域为细晶区。     

T92/HR3C异种钢接头的蠕变损伤演化

对T92/HR3C异种钢焊接接头进行温度为650 ℃、应力为90 MPa的系列蠕变中断试验,利用光学显微镜、扫描电子显微镜对经过不同蠕变寿命分数试样的显微组织和蠕变孔洞损伤进行了观察与定量,并测试了接头蠕变断裂后的硬度分布. 结果表明,T92/HR3C异种钢接头断裂在T92侧细晶粒热影响区(FGHAZ),断裂方式为IV型开裂,接头镍基焊缝和HR3C侧未见孔洞损伤. 接头T92侧FGHAZ的蠕变损伤过程可划分为3个阶段,在蠕变初期(< 40%t_f,t_f为断裂寿命),FGHAZ的孔洞数量很少;在蠕变中期(60%t_f ~ 80% t_f),蠕变损伤快速积累,孔洞数量急剧增加,并出现少量微裂纹;在蠕变寿命的后期(> 80%t_f),大量微裂纹形成并扩展形成宏观裂纹. 接头中T92侧FGHAZ的硬度最低,蠕变性能劣化最严重,加上在高温蠕变过程中存在Laves相粒子的析出和长大,促进了蠕变孔洞损伤的形成.     

P92钢焊缝细晶比例与冲击韧性关系研究

为了研究影响P92钢焊接接头冲击韧性的因素,对P92钢进行了焊接试验。在焊缝金属冲击试验之前,用金相显微分析的方法观察了试样的侧面组织,定义了试样侧面细晶与粗晶的比例,研究了细晶占有率与冲击韧性的关系。实验结果表明,P92钢焊缝冲击韧性对晶粒大小比较敏感,焊缝细晶占有率越高P92钢焊缝冲击韧性越高。用金属晶界对位错运动的影响对这一现象进行了分析与讨论得出,采用降低焊缝晶粒大小的焊接工艺,有利于提高P92钢焊接接头冲击韧性。     

超临界机组P91管道焊接接头IV型蠕变断裂分析

采用宏观检查、金相组织检验、硬度检查、断口观察和能谱分析等手段对发生泄漏的超临界机组P91管道焊接接头失效原因进行分析。检验结果表明,长期高温运行使管道焊接接头细晶区大量(Fe、Cr、Mo)_(23)C_6相在晶界位置析出,大大减弱沉淀强化作用,并促进细晶区蠕变孔洞形成,孔洞聚集成孔洞链,形成微裂纹,最终造成P91管道焊接接头IV型蠕变断裂。     

回火和时效对SA335 P92钢焊接接头力学性能的影响

系统研究了不同回火和时效工艺对SA335 P92钢焊接接头力学性能的影响。结果表明,SA335 P92钢焊接接头760℃回火后的硬度和冲击性能均优于740℃回火处理和三次修复;相同应力下,三次修复试样的蠕变断裂速率显著快于另两种工艺试样,这表明SA335 P92钢焊接接头修复次数不应超过两次。经回火处理后,焊缝力学性能随时效时间延长降低;时效导致热影响区的软化区从距熔合线3 mm移到距熔合线2 mm处。     

高温时效对超超临界锅炉用HR3C钢接头微观结构及力学性能的影响

利用高温蠕变持久试验机,对超超临界(USC)机组锅炉用HR3C钢接头设计进行650℃,54.6 MPa.1000 h 的高温加载时效试验,对比分析了未时效与时效的 HR3C 钢接头微观结构和力学性能特征,结果表明,HR3C 钢接头母材区和焊缝区高温加载时效后脆化显著,焊缝区冲击韧性仅剩20kj/cm2,断裂几乎呈完全脆...     

1Cr12Ni3MoVN钢TIG焊接接头的组织与高温性能

1Cr12Ni3Mo VN(S/SJ2)钢是一种含有12%Cr的低碳马氏体不锈钢,在航空发动机中广泛使用。本文对1Cr12Ni3Mo VN钢板材TIG焊接试样进行了高温瞬时拉伸试验、高温持久拉伸试验以及组织分析,研究了焊接接头的显微组织和高温性能。结果表明:拉伸试验时断裂均发生在热影响区的回火区。用TIG焊接1Cr12Ni3Mo VN钢能获得高温性能良好的焊接接头,其焊接接头的高温抗拉强度为766.7 MPa,与母材相当。高温持久拉伸时焊接接头在500℃、负载400 MPa条件下,蠕变寿命为240.71 h,与1Cr12Ni3Mo VN钢母材在同等条件下的蠕变寿命248.56 h相当。母材与焊接接头高温瞬时拉伸试样、高温持久拉伸试样的断口形貌均为浅韧窝形。室温下母材组织为具有良好综合力学性能的回火索氏体,焊缝组织为铸态的板条马氏体。高温瞬时拉伸及高温持久拉伸后焊缝马氏体组织明显长大,但随高温时间的变长组织长大趋缓,其长大程度变化不明显。     

T92/HR3C异种钢焊接接头的组织结构和力学性能

采用ERNiCr-3和ERNICrMo-3两种镍基焊丝,用气体保护钨极电弧焊(GTAW)法实现T92/HR3C异种钢管焊接.研究了接头的显微组织及其力学性能,以及焊后热处理对接头组织结构及力学性能的影响等.结果表明:T92/HR3C异种钢接头焊缝为胞状树枝晶组织,T92侧热影响区(HAZ)主要由过热区、粗晶区及细晶区构成;HR3C侧HAZ没有明显晶粒长大的现象,但晶界、晶内有碳、氮化物析出.ERNiCrM0-3焊接接头的强度、塑性及硬度较高,拉伸断裂位于母材;而ERNiCr-3焊接接头强度、硬度较低,但冲击韧性较高,拉伸断裂位于焊缝.760℃、30 min焊后热处理,有助于改善两种焊接接头的综合力学性能.     

9Cr1MoVNbN/12Cr2MoWVTiB异种钢焊接接头的力学性能及界面失效行为研究

采用脉冲氩弧焊接工艺、高温加速模拟工况、高温持久、常温力学性能试验研究了不同焊缝强度匹配条件下,马氏体耐热钢9Cr1MoVNbN与贝氏体耐热钢12Cr2MoWVTiB焊接接头的力学性能、高温强度、蠕变损伤及界面破坏特征。研究结果表明;焊前预热250℃,焊后回火750℃×1h条件下,加速模拟运行500h,1000h,1500h后低匹配焊接接头的界面蠕变损伤较严重,力学性能下降明显,失效倾向较大;而中匹配接头的蠕变损伤及失效倾向较小。中匹配与低匹配接头的持久强度比较接近;高匹配接头的持久强度最低。因此,对于9Cr1MoVNbN/12Cr2MoWVTiB异种钢焊接接头采用中匹配比较合适。     

焊接热输入对T92/S30432异种钢焊接接头组织和性能的影响

研究了焊接热输入对T92/S30432异种钢接头各区域的显微组织以及接头力学性能的影响。结果表明:T92/S30432异种钢接头焊缝为粗大树枝晶组织,T92侧热影响区(HAZ)主要由粗晶区及细晶区构成,粗晶区内部观察到块状的铁素体;S34032侧HAZ没有明显分区,但存在明显的晶粒长大和晶界粗化。随着焊接热输入增大,焊缝金属、T92侧的粗晶区和S30432侧的HAZ组织发生粗化,T92侧粗晶区内部的铁素体的含量和尺寸也增大;小焊接热输入可以提高焊缝金属和T92侧HAZ的冲击功;大焊接热输入可以一定程度上改善焊接接头的强度。因此,适宜采用的小焊接热输入制备T92/S30432异种钢接头。     

高Cr马氏体耐热钢焊接接头Ⅳ型蠕变断裂研究进展

Ⅳ型蠕变断裂是焊接接头细晶区在高温、低应力下发生的沿晶脆性断裂,对高Cr马氏体耐热钢焊接接头的高温蠕变性能具有重要影响.本文详细分析了 Ⅳ型蠕变断裂过程中的组织转变、断裂机理以及接头的组织变化、多轴应力状态和焊接残余应力对其蠕变性能的影响,并提出了相应的控制措施.同时对现阶段关于高Cr马氏体耐热钢焊接接头Ⅳ型蠕变断裂的研究中存在的问题及盲点进行了分析与概括.     

SP2215/T92异种钢焊接接头微观组织与力学性能研究

采用手工钨极氩弧焊和ERNiCr-3焊丝制备了SP2215/T92异种钢钢管焊接接头,研究了热处理前后接头的微观组织,力学性能及拉伸断裂机理。结果表明:焊缝金属以完全奥氏体组织凝固成柱状枝晶,Nb元素在枝晶间偏析并形成富Nb第二相粒子,焊后热处理对焊缝组织无显著影响;T92与焊缝金属界面以及SP2215与焊缝金属界面均形成岛状或半岛状宏观偏析,跨T92与焊缝金属界面存在一定程度的碳迁移,而跨SP2215与焊缝金属界面碳迁移现象不明显,焊后热处理对宏观偏析和碳迁移无显著影响;T92侧粗晶热影响区硬度最高,细晶热影响区硬度次之,临界热影响区硬度最低,焊后热处理显著降低了粗晶热影响区和细晶热影响区的硬度,改善了T92 热影响区的微观组织和力学性能;T92侧熔合线附近形成了δ铁素体,是整个接头硬度最低区域,焊后热处理对δ铁素体的硬度无明显影响;焊态和热处理态接头室温拉伸均在焊缝处以韧性方式断裂,而650℃高温拉伸时均在T92侧以韧性方式断裂。