660MW超临界机组T91钢焊接接头断裂失效分析

通过化学成分分析、硬度检验、金相组织检验和断口分析,对某电站T91钢焊接接头断裂失效原因进行了分析。结果表明,由于该焊接接头焊后热处理效果不良,导致焊缝热影响区力学性能未能通过焊后热处理得到改善,并最终发生脆性断裂失效。     

P91主蒸汽管道焊接接头的蠕变特性和寿命估算

对P91钢母材和焊接接头进行持久试验，研究P91钢的蠕变特性，采用等温线法和L-M参数法对持久强度进行外推，进而对P91钢制主蒸汽管道的蠕变寿命进行估算。     

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%.     

不同组配P91钢焊接接头断裂性能分析

作为马氏体耐热钢，P91钢具有很强的抗氧化和抗高温蒸汽腐蚀性能，在大功率火力发电设备中得到广泛应用，而其接头的断裂性能对该材料的推广及应用至关重要。采用数值分析及实验的方法，讨论裂纹位于焊接接头的不同位置时，组配发生变化的焊接接头的断裂驱动力和断裂抵抗力。结果表明，材料组配的不同会对焊接接头的断裂驱动力产生一定的影响。从断裂阻力的角度来看，低组配焊接接头的断裂抵抗力要高于高组配。实际工程结构应采用低组配接头形式，以提高焊接接头的抗断性能。     

T91钢焊接接头蠕变断口分析

利用显微组织观察、微型杯突蠕变试验及断口扫描等方法对T91钢焊接接头的组织结构和断裂原因进行表征和分析。结果表明,T91钢焊接接头各区域受焊接热循环的影响,组织差别较大,其断裂是由蠕变孔洞造成的微孔聚集型断裂。     

超超临界机组P91管道裂纹显微组织结构分析

P91合金管在某电厂超超临界机组中发生U型焊接接口开裂现象。对开裂的U型P91合金管焊口开裂进行宏观和微观分析,结果表明,在焊口内部存在较长的裂纹,由内向外表面以沿晶方式开裂,深度达到82 mm,裂纹尖端出现层状撕裂,表现为热裂纹,内部有较厚的氧化皮。焊缝内部大量片状夹渣缺陷聚集以及结构应力过大导致应力集中,裂纹在焊缝炉前侧贯穿到焊缝根部,而在炉后侧沿深度扩展较浅。     

P91钢焊接接头冲击韧性研究

通过合理地设计P91钢的焊接工艺,对给定焊接条件下其焊接接头的显微组织特征和冲击韧性进行了研究.结果表明,采用所制定的焊接工艺,可以使焊接接头的显微组织均变为回火板条马氏体,且使焊缝晶粒明显细化并接近于母材晶粒;可获得良好冲击韧性,焊接接头热影响区的冲击值与母材相当,焊缝的平均冲击值为116.3 J,且所测量的实验值均高于现有标准.     

不同组配P91钢焊接接头断裂性能的试验研究

采用JR阻力曲线试验方法，研究了强度组配对P91钢焊接接头不同区域断裂性能的影响规律，并分析了不同组配P91钢焊接接头的硬度分布。结果表明，焊接热循环对其热影响区的性能没有明显的影响；低组配焊接接头焊缝区的断裂阻力要高于高组配焊接接头焊缝区的断裂阻力，即强度低组配有利于提高P91钢焊缝的抗断性能；对于熔合线区域，试验结果体现出类似的规律，即随组配比的降低，熔合线区域的抗断性能升高；而无论何种强度组配的P91钢焊接接头。其焊缝金属的抗断性能均优于熔合线区域。     

超临界机组T/P91集箱管座焊接工艺研究

通过对管座母材T/P91和施工环境的研究,分析工艺难点,采取合理的焊接及热处理工艺,完成了联箱管座的焊接及焊后热处理,取得了良好的效果.     

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.     

超超临界机组末级过热器M-A接头断裂分析

某超超临界机组末级过热器出现M-A异种钢接头失效,通过分析断口宏观形貌、金相组织、焊缝硬度及拉伸性能,结合管路设计,认为M-A异种钢接头固有的异质界面、非等厚焊接使用的削薄方式不佳以及结构设计造成的应力集中共同导致了异种钢接头的疲劳-蠕变失效。     

某超超临界机组TP347H/T91异种钢焊接接头失效分析

某超超临界机组过热器发生M/F异种钢接头失效,笔者通过对比制造焊口、未断裂安装焊口及断裂安装焊口金相、硬度、力学性能与焊接质量的分析结果,结合机组运行工况,认为焊接质量不佳、热应力及机组频繁调峰共同导致该异种钢接头发生失效。     

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.     

P91管道焊接残余应力数值模拟

Cr-Mo耐热钢最常见的问题是发生于焊接接头热影响区的Ⅳ型裂纹引起的失效,焊接残余应力水平起着重要的作用。本文基于大型有限元软件ABAQUS,开发了一个顺次耦合的焊接应力计算程序,对P91钢焊接接头的残余应力场进行了模拟。研究结果表明:轴向和径向残余应力均呈拉应力状态;焊接残余应力最大值集中在靠近母材的热影响区附近,并且焊接残余应力集中部位与Ⅳ型裂纹的发生位置相一致。     

USC机组耐热钢P92焊接接头力学性能

通过冲击试验和硬度试验并结合扫描电镜观察,研究热处理前后P92钢焊接接头的韧性和硬度变化,结果表明:P92钢焊态接头韧性较差、硬度较高,经过焊后热处理后焊接接头的冲击韧性明显提高、硬度显著下降。焊后热处理能够明显改善P92钢焊接接头的性能,而较大的焊接热输入是导致P92钢焊接接头性能差的主要原因。     

P91钢焊接接头Ⅳ型裂纹力学控制参量有限元模拟

采用有限元方法对马氏体耐热钢（P91）焊接接头在温度为600℃、应力为80MPa下的最大主应力、von Mises等效应力、等效蠕变应变和应力三轴度进行了数值模拟.结果表明,在接头上下坡口交界处细晶热影响区（FGHAZ）两侧的最大主应力和von Mises等效应力很高,蠕变变形主要集中在FGHAZ,等效蠕变应变的最大值位于FGHAZ的底部.受焊缝和母材的强烈拘束,上下坡口交界处FGHAZ内应力三轴度最大,容易形成蠕变裂纹,导致接头蠕变开裂.数值模拟结果与试验获得的IV型裂纹产生、扩展结果一致.因此采用应力三轴度表征IV型裂纹开裂比较合理.