T91/TP347H异种钢焊接接头的蠕变性能和微观组织及硬度

为探究服役对T91/TP347H异种钢焊接接头力学性能的影响,在620 ℃不同应力水平下,对T91/TP347H异种钢焊接接头进行了高温蠕变试验,分析其蠕变行为,并采用扫描电镜、光学显微镜和显微硬度计对T91/TP347H异种钢焊接接头服役前后的断口形貌、显微组织和显微硬度进行了研究。结果表明,高应力水平下,焊接接头失效更快,且断口更加粗糙并带有大的韧窝;相较于原始态,服役1×105 h后的焊接接头T91侧出现沉淀物粗化,晶界加宽,容易产生应力集中现象,使得材料产生沿晶界脆性断裂倾向;服役过后,T91侧出现软化现象,而TP347H侧和焊缝有强化现象,焊缝硬度显著增加,且焊接接头的T91侧硬度平均值均大于TP347H侧。文中基于宏观力学试验、微观组织观测和显微硬度测试,分析了服役前后T91/TP347H异种钢焊接接头的变化。 创新点： (1)从宏观力学试验、断口形貌以及金相分析多个角度,分析T91/TP347H异种钢焊接接头蠕变性能以及服役对母材、热影响区、焊缝区微观组织变化的影响。 (2)基于显微硬度测试,分析服役前后T91/TP347H异种钢焊接接头母材及焊缝区的硬度变化,服役对焊缝及TP347热影响区起硬化作用。     

喷丸奥氏体耐热钢抗蒸汽氧化性的研究与使用现状

奥氏体钢内壁喷丸处理作为一种新的提高材料抗蒸汽氧化性的技术，在超超临界火电机组受热面管的使用越来越广泛和成熟。概述了传统奥氏体钢在蒸汽氧化过程中氧化皮的形成结构，材料临界Cr含量 对富Cr层形成的影响，以及氧化皮结构与临界Cr含量 的关系。奥氏体钢内壁喷丸处理提高抗蒸汽氧化性的机理为：喷丸在管子内表面形成一层微米级厚度的喷丸层，喷丸层中晶粒碎化、晶格畸变、位错增多，在蒸汽氧化过程中，为基体内的Cr原子向表面扩散提供短路通道，使喷丸层表面Cr浓度提高，以形成富Cr层，减小氧化速率，提高抗蒸汽氧化性。归纳得出国内外关于喷丸奥氏体钢与传统钢管在600~750 ℃温度范围内，抗蒸汽氧化性的顺序依次为：600~700 ℃温度下，喷丸SUPER304(S30432)>喷丸TP347H≈喷丸TP321H≈TP310HCbN(HR3C)>SUPER304≈TP347HFG>TP304≈TP347H>TP321H；700~750 ℃下，TP310HCbN(HR3C)>喷丸TP347H>喷丸TP321H。同时归纳了喷丸工艺中，各因素对喷丸效果的影响，喷丸层质量的金相和硬度评价方法，以及目前喷丸奥氏体钢的实际应用现状。最后分析了喷丸奥氏体钢关于加工、焊接以及使用寿命等仍需研究解决的问题，展望了喷丸工艺向马氏体钢的推广使用。     

T91与TP347H异种钢小径管的焊接

随着电站设备中金属部件使用钢材种类的逐渐增多,对锅炉高温、高压金属部件材质的要求越来越高,不可避免地会遇到异种钢焊接的问题.在300～1000 MW机组锅炉过热器、再热器管道中,为满足使用要求,已经部分使用蠕变强度和抗氧化性能高的马氏体、奥氏体耐热钢(如T91,TP347H,TP304H).为此,通过对马氏体耐热钢(T91)和奥氏体钢(TP347H)的性能分析,阐述了T91+TP347H焊接存在的问题,综述了马氏体耐热钢(T91)与奥氏体不锈钢(TP347H)的焊接性能、焊接工艺和操作技术,为从事焊接的工程技术人员提供选材、制订合理焊接工艺的依据.     

Al-Si涂层改性TP347H FG在650℃饱和蒸汽下的氧化行为研究

利用料浆渗铝法在奥氏体钢TP347H FG上制备了Al-Si涂层,结合氧化增重法、扫描电镜观察及XRD分析,研究了TP347H FG以及Al-Si涂层的饱和蒸汽氧化行为,并以高Cr含量的HR3C合金为参比对象。结果表明,TP347H FG基体抗氧化能力不足,外层疏松层瘤状氧化物Fe_3O_4与表面氧化膜下方内氧化物FeCr_2O_4呈双层结构,650℃氧化600 h后外层氧化膜发生严重剥落;制备Al-Si涂层后,试样表面形成保护性Al_2O_3氧化膜,可显著提升TP347H FG钢抗蒸汽氧化能力,并与HR3C相当;HR3C合金中较高的Cr含量促使HR3C在较短时间内,表面即形成致密连续的Cr_2O_3膜,氧化动力学遵循抛物线规律。     

T91钢和TP304钢对含氯盐水蒸气的抗氧化性能

为比较T91钢与TP304钢在垃圾焚烧环境中的抗氧化性能,用含有微量KCl的水蒸气气氛模拟垃圾焚烧烟气,在530,600,670℃下对材料进行了氧化试验。结果表明:在含有微量KCl的高温水蒸气条件下,经过24h后T91钢的氧化质量增加是TP304钢的5倍,表明TP304钢对于高温含Cl-水蒸气的抗氧化能力优于T91钢的;在三种温度下氧化后,T91钢和TP304钢表面生成的片状氧化物成分与金属基体的Cr含量有关,Cr含量较低的T91钢表面生成了Fe2O3,Cr含量较高的TP304表面则生成了富含Cr的(Fe,Cr)2O3,(Fe,Cr)2O3氧化层的生成是TP304钢具有更高抗氧化性的原因。     

锅炉管材在高温烟气及烟灰中的耐蚀性

采用高温模拟腐蚀试验、腐蚀形貌观察及腐蚀产物成分分析等方法考察了304不锈钢、T91不锈钢和TP347不锈钢在模拟燃准东煤工况下的腐蚀行为。结果表明:304不锈钢的耐蚀性与TP347不锈钢的接近,优于T91不锈钢的。304不锈钢表面含Cr氧化层的形成提高了试样耐高温腐蚀性能,而TP347不锈钢在SO2气氛下形成的低熔点共晶物Ni2S3会导致反应物在腐蚀层中扩散,从而导致其腐蚀比304不锈钢的严重;T91不锈钢的Cr含量最低,所以耐蚀性最差。     

火电站新型中厚板异种钢焊接接头残余应力场数值模拟研究

基于因次分析法和方程分析的相似准则及高斯热源建立TIG焊数值模拟模型,以此模拟了T23与T/P91和TP347H与T/P91两种耐热异种钢中厚板焊接接头的应力场。在T23与T/P91中,低匹配残余拉应力稍高,落在焊缝区,高匹配残余拉应力低,但区域较宽;在TP347H与T/P91中,无论从冶金还是力学的角度来看,镍基匹配的焊接接头性能最好。     

T91/TP347H焊接接头在含氯溶液中的腐蚀特性

目的 研究电厂用T91/TP347H钢钨极氩弧焊接头在含氯溶液中的腐蚀行为及其影响因素。方法 将服役前后的焊接接头制作成工作电极,用电化学工作站测试极化曲线和交流阻抗,拟合计算试验数据。将焊接接头在含氯溶液中浸泡,结束后对试样表面进行表征。结果 T91铁素体钢的腐蚀电位最小、腐蚀电流密度最大,电荷转移电阻最小,从而表现出的腐蚀敏感性更强,而ERNiCr-3和TP347H奥氏体钢的对应数值相对较低,其表面形成致密的钝化膜,增强了耐腐蚀性。随着焊接接头服役时间的增加,腐蚀电流密度逐渐增大,耐腐蚀性逐渐降低。氯离子促进了焊接接头表面在溶液中的阳极过程,在点蚀坑的成核和生长过程中都起着重要的促进作用。焊接接头试样边缘位置形成的原电池较为强烈,腐蚀破坏更加严重。结论 T91/TP347H焊接接头容易在T91侧发生腐蚀破坏失效,在580 ℃/25 MPa以上蒸汽参数下长时间服役后,会导致焊接接头整体耐腐蚀性下降,并且T91铁素体钢的下降幅度最大。铬元素、不锈钢组织的溶碳能力和稳定性等因素是决定焊接接头耐腐蚀性强弱的关键因素。     

水蒸汽含量对SA213T91钢650 ℃氧化行为的影响

研究了ASME213 T91钢(T91钢)650℃下在(Ar+H2O)气氛中不同含量的水蒸汽中的高温氧化行为.T91钢在5%、7%和10%Ar+H2O气氛中氧化10 h的氧化动力学曲线表明,在含5%H2O气氛中氧化时,动力学符合抛物线规律,在其余两种浓度下氧化遵从分阶段抛物线规律.随水蒸汽含量的增大,氧化速度明显增大.在T91钢表面形成了多层结构的氧化膜.氧化膜组成从外到内依次为Fe2O3,Fe3O4和(Fe,Cr)3O4.探讨了不同含量的水蒸汽对T91钢氧化行为的影响机理     

TP347H钢高温水蒸气氧化研究

研究了在600MW超临界机组屏式过热器TP347H管运行5000h后的高温蒸气氧化层。通过分析蒸气氧化层成分、相结构以及Cr的分布,并结合高温水蒸气存在的情况下氧化膜生长速度,提出了高温蒸气氧化层的形成机理。由Cr的扩散探讨了晶粒尺寸对TP347H管抗高温蒸气氧化性能的影响。结果表明:CrO2(OH)2的挥发导致了外层Fe的氧化物的形成,FeCr2O4内层的形成能够有效减缓蒸气氧化进程,进入稳态氧化阶段后氧化层厚度将保持不变;同时,随晶粒尺寸的减小TP347H的抗蒸气氧化性能提高。     

火电站新型中厚板异种钢焊接接头残余应力场数值模拟研究

基于因次分析法和方程分析的相似准则及高斯热源建立TIG焊数值模拟模型．以此模拟了T23与T／P91和TP347H与T／P91两种耐热异种钢中厚板焊接接头的应力场。在T23与T／P91中，低匹配残余拉应力稍高，落在焊缝区，高匹配残余拉应力低，但区域较宽；在TP347H与T／P91中，无论从冶金还是力学的角度来看，镍基匹配的焊接接头性能最好。     

超临界锅炉用TP347HFG钢的材质特性及焊接工艺分析

文中介绍了本公司锅炉TP347HFG钢的使用情况,通过分析TP347HFG钢的特性,提出了焊接TP347HFG钢及及其与T91钢形成异种接头的焊接工艺及措施。     

T91与TP347H异种钢焊接蒸汽管道蠕变失效分析

建立了T91与TP347H异种钢焊接接头的有限元模型,模拟其实际服役过程,分析了接头的内外表面和两侧焊缝界面的最大主应力、等效应力、应力三轴度的变化规律。结果表明,蒸汽侧T91钢焊缝区域弱化严重,孔洞更易形核,应力较为集中,孔洞易扩展,属于较高应力三轴度区域,孔洞密度较高,是危险区域。T91钢侧随着服役时间的延长出现了应力松弛,所以失效的原因并非是应力集中区域应力水平的增加,而是长时间服役导致的材料性能劣化。     

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。     

国产TP347HFG钢的水蒸汽氧化行为研究

借助自制的蒸汽氧化装置,在650℃下对三种不同晶粒度的TP347HFG瓦片状试样进行不同时间的模拟蒸汽氧化试验,利用光学显微镜、扫描电镜、能谱和X射线衍射等分析方法,研究了管样内壁的氧化层形貌、成分和相组成．结果表明：在本文试验条件下,晶粒度均匀的试样形成的氧化层厚度均匀,晶粒细化有利于提高钢的抗水蒸汽氧化性能．因而,...     

T91/TP347H异种钢焊接接头服役微观组织转变

异种钢焊接接头在超超临界电站锅炉结构中应用广泛.采用XRD,SEM及EDS及显微硬度对原始态和服役1×105 h的T91/TP347H异种钢焊接接头的相组成、显微组织形貌和元素组成进行了表征分析,并采用显微硬度计对2种接头的显微硬度进行了测试.结果 表明,相较于原始态,服役1×105 h的接头TP347H母材晶粒更为粗...     

超(超)临界火电机组T91和TP347H焊接性分析

通过珠海发电厂中港合资项目1期工程2×600MW燃煤发电机组超临界压力和超570℃高温的锅炉制造及安装,在锅炉受热面中的再热器、过热器、省煤器和主蒸汽管路和联箱采用了国外生产的铁素体SA213—T91(采用国家标准GB5310—T91)和国外生产的奥氏体SA213—TP347H耐热钢,经分析阐述了两种耐热钢的金属特点和焊接性.通过试验,确定了T91钢和TP347H钢在锅炉生产和运行过程中产生裂纹、腐蚀、脆化等缺陷的主要因素.有针对性的采取了相应的工艺措施,进行了母材和焊接材料的工艺评定,获得了优良的焊接接头.有利于推广使用T91和TP347H耐热钢超(超)临界火电机组锅炉的制造.     

蒸汽量对T91钢高温氧化动力学的影响

利用热分析天平连续称重法对T91钢的高温蒸气氧化动力学进行研究。结果发现:不同蒸汽量时,T91钢在550～600℃的氧化动力学曲线的抛物线规律不变,腐蚀量的差异可忽略;650～680℃的氧化动力学曲线在氧化初期完全吻合,氧化进入慢速阶段后,蒸汽量大时曲线仍遵守抛物线规律,蒸汽量小到200 mL.h-1左右时遵守直线规律;750℃的慢速氧化阶段动力学曲线均为直线规律,此时氧化量随蒸汽量的增加而增加。另外,T91钢在空气中的抗氧化性比在蒸汽中的好。     

TP347H钢焊接接头微观组织及断口形貌分析

采用了ER316L和H1Cr18Ni9Ti焊丝对TP347H钢的焊接性进行了研究,测试了焊接接头在常温下的力学性能,对焊缝金属和热影响区进行微观组织观察,并对冲击试件进行了SEM断口形貌分析.发现氧化物等杂质容易聚集在热影响区,内充氩不当在焊缝根部极易形成氧化裂纹,焊接参数大容易引起焊缝区未熔合,在启裂处有脆性断裂迹象.通过分析对TP347H钢的焊接性及工艺参数有了更清楚的认识,对大参数火电机组和核电机组材料的焊接具有一定的帮助.     

T91钢高温空气氧化动力学及层脱落机理

通过扫描电镜对T91钢高温空气氧化层的形貌进行观察,利用X-Ray物相分析仪测试了氧化层的物相结构,利用热天平连续称重法对T91钢高温空气氧化速率进行测定,并分析了氧化层的脱落机理.结果表明:T91钢高温空气氧化的动力学曲线符合对数规律,氧化速率低于1级完全抗氧化性的标准;氧化层脱落的机理是界面裂纹和氧化层弓出弯曲破裂和剥落,也可以是氧化层内纵向裂纹的不穿透破裂剥落.