镍基合金焊接接头高温时效试验研究

针对镍基合金Inconel 617焊接接头在不同高温时效试验条件下的焊缝组织形貌及第二相粒子分布状况进行了系统研究,探究组织形貌演化对冲击韧性的影响规律。焊接接头在750℃下经过1 000h、2 000h、4 000h时效试验,通过硬度、冲击功测试反映力学性能变化,通过光学显微镜以及高分辨扫描电子显微镜对时效试验过程中的组织进行分析。时效试验后焊缝硬度升高,冲击功先升高后下降,试验前后析出相类型不变,主要为M_(23)C_6、M_6C及Ti(C,N),碳化物种类对冲击韧性影响不大。时效试验至4 000h,晶界与晶内出现针状碳化物,晶内碳化物团簇分布,碳化物析出的不均匀性使冲击功明显下降。时效试验过程中碳化物形貌的变化对冲击韧性有较大影响,特别是碳化物呈针状或团聚长大时,会降低冲击韧性,而B的加入使得这个粗化过程减弱,从而利于长期服役过程性能的稳定。本研究可为镍基合金焊接接头在750℃下的长期使用提供参考。     

超超临界锅炉水冷壁T23接头时效性能

对超超临界锅炉水冷壁T23接头进行了500~650℃、0~3 000h的时效试验,分析时效对焊缝组织、硬度和韧性的影响,研究了T23接头在470℃和550℃下的蠕变断裂行为,揭示T23接头的早期失效机理.结果表明:温度对T23接头焊缝性能的影响很大,当时效温度低于550℃时,焊缝长期处于高硬度状态,有明显的时效脆化倾向,当时效温度超过600℃时,焊缝中析出碳化物,硬度降低,冲击韧性逐渐恢复;T23接头脆性失效与楔形蠕变裂纹有关;焊后热处理是防止T23接头失效的有效措施,为了保证焊后热处理的效果和接头的可靠性,建议将250HB作为焊缝硬度控制的上限.     

700℃关键部件验证试验平台用617B合金焊接接头组织和力学性能研究

采用热丝TIG焊和手工TIG焊分别对617B合金进行焊接工艺试验,对焊接接头进行拉伸、弯曲和硬度试验,并利用光学显微镜分析了焊接接头的微观组织.结果表明:617B合金焊接接头的延展性能良好,焊接接头力学性能和硬度值均在理想范围内;焊接接头母材和热影响区组织为单一奥氏体,并且热影响区热稳定性较好,靠近熔合区的晶粒未发现长大现象,整个热影响区宽度较窄;焊缝组织为典型的胞状枝晶形态.控制层间温度和工艺参数可成功将617B合金应用到700℃关键部件验证试验平台上,且不需要焊后热处理.     

9%Cr-2.25%Cr异种钢焊接接头碳迁移行为研究

采用钨极氩弧焊打底、埋弧焊填充及盖面的多层多道次焊接工艺,将9%Cr马氏体耐热钢和2.25%Cr贝氏体耐热钢进行连接,填充金属采用5%Cr的焊丝。热处理后,研究了异种钢焊接接头的碳迁移现象。研究表明,在整个焊接接头中,强碳化物形成元素Cr在熔合线两侧的浓度区别会造成碳的活度差,驱使焊接接头中的碳从低Cr侧向高Cr侧进行扩散,并在扩散过程中与基体中的合金元素结合形成碳化物。光学显微镜下,在紧邻熔合线的9%Cr钢的热影响区和紧邻2.25%Cr钢侧熔合线的焊缝金属中均存在贫碳区和富碳区。采用扫描电子显微镜(SEM)对贫碳区和富碳区进行观察,发现富碳区存在大量碳化物,而贫碳区中碳化物的数量较少。研究成果可为焊接接头长时间稳定运行方面的研究提供参考。     

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。     

10CrMo910钢小口径管电焊接头不作热处理的探讨

自发展高参数,大容量火力发电机组以来,锅炉用小口径低合金钢管的比例增加,从而促进了焊接技术和热处理工艺的发展。六十年代初期,生产中出现的最大变化要算焊后热处理方面。但是,由于对长期高温工作条件下,焊接接头的组织、性能变化的应用基础理论研究工作进行得很少,影响到焊后不作热处理工艺的正确运用。本文通过高温时效和持久强度试验,用     

先进超超临界机组用候选材料Alloy 263的组织稳定性

对用于先进超超临界机组锅炉的候选高温合金Alloy 263在固溶处理、沉淀硬化处理和750℃时效3 000 h过程的组织演变行为进行了研究并分析了其组织的稳定性.结果表明：在固溶处理状态下的Alloy 263组织晶粒度为4~5级,较多的一次（Ti、Mo）C弥散分布于γ基体上,且γ′相形核于晶内;沉淀硬化处理主要在晶内共格析出颗粒状γ′相,在晶界析出大量的M23C6;在750℃长期时效条件下,γ′相发生Ostwald熟化,且与基体的错配度增加,M23C6和MC继续析出与长大;在时效1 000 h下基本处于稳定状态,当时效为3 000 h时,有针状η相生成;高温合金Alloy263在750℃下具有良好的组织稳定性.     

时效对IN 625合金组织结构及拉伸性能的影响

研究了IN 625合金在760℃时效过程中组织结构的变化及其对室温拉伸性能的影响.结果表明:时效后,晶内析出少量M23C6和γ'相,晶界析出大量M23C6和向晶内延伸的γ"相.在时效过程中,晶内析出相基本稳定;时效时间延长导致γ"相沿长度方向明显长大且数量显著增多,晶界M23C6碳化物聚集长大;基体γ和γ"之间的点阵错配度大,共格应力导致的强化作用明显,合金屈服强度提高幅度大于抗拉强度;在时效3 000 h后,γ"相尺寸、数量达到最大值,从而导致合金屈服强度和抗拉强度均达到最大值;晶界M23C6碳化物和γ"相弱化晶界,使晶界成为断裂的发源地,从而导致IN 625合金的拉伸塑性降低,合金的断裂模式由塑性断裂转变为脆性断裂.     

焊后热处理温度对P92钢焊缝显微组织和力学性能的影响

采用光学金相显微镜、透射电子显微镜、扫描电子显微镜和力学性能测试等方法,研究了焊后热处理温度对P92钢焊缝显微组织和力学性能的影响.结果表明：热处理前P92钢焊缝硬度高、脆性大;随着焊后热处理温度的提高,P92钢焊缝的硬度降低、缺口冲击韧性升高;采用目前的常规热处理恒温时间、焊后热处理恒温温度达到746℃后,焊缝硬度和缺口冲击韧性可以达到母材的力学性能要求;造成P92钢焊缝硬度降低、缺口冲击性能提高的原因是由于板条马氏体基体向等轴亚晶转变、M23C6及MX相的脱溶析出及M23C6的聚集球化和缓慢长大造成的.     

基于ASME标准的异种钢隔离层焊接工艺研究

以ASME钢印产品为例,当P-No.4类与P-No.1类母材进行异种钢焊接时,需解决两种材质焊后热处理温度不同的问题.在P-No.4母材一侧采用不同焊接工艺方法堆焊隔离层,堆焊后先匹配P-No.4侧母材进行高温焊后热处理,与P-No.1侧母材形成对接接头后,再进行低温焊后热处理.两次热处理后,焊接接头既不损失强度,又能...     

700℃超超临界锅炉高温过热器再热器用GH984G新材料焊接工艺研究

试验选用740H镍基焊材为填充金属,焊接GH984G铁镍基高温合金,通过焊接接头的常温力学性能、高温短时拉伸性能及高温持久性能试验。结果表明:焊接接头的常温、高温力学性能均满足相关标准的规定;可考虑生产制造中免除焊后热处理,仅通过机组运行过程中进行自然时效,同样能满足该材料的使用要求;该材料可作为700℃先进超超临界锅炉高温过热器和再热器的重要候选材料。     

长期服役的12%Cr马氏体耐热钢中的碳化物及其变化

以X20CrMoV12.1耐热合金钢管为研究对象,重点研究了管道材料的显微结构变化,特别是碳化物沉淀相的形态和成分变化,探讨了材料性能变化的微观原因.结果表明:12%Cr耐热合金钢主蒸汽管线在550℃高温条件下经180 000 h长期服役后,材料的组织结构发生明显变化,出现马氏体分解,形成板条亚晶结构,表现出典型的蠕变特征;合金碳化物沉淀相大多分布于晶界和板条亚晶界,且相对于原始态粗化严重;晶界和亚晶界分布的碳化结构是M23C6,晶内相对细小的碳化物结构也大多数是M23C6,另有少量方形片状的富V碳化物MX;M23C6碳化物中合金含量随服役时间的延长明显富集,且分布在不同区域的碳化物不仅形态不同,其化学成分也存在明显差异.长期服役过程中碳化物产生这些演变现象与碳化物的粗化进程相关,并受热力学条件和扩散方式的影响.     

超临界锅炉用钢管P92时效后析出物的热力学计算与物相分析

先进耐热钢P92的开发及其应用技术是发展超超临界电站技术的重要基础。采用热力学计算对P92钢管中的析出相进行了相关分析,并结合TEM对P92在650℃下各时段时效后的析出相与组织形态进行了研究。发现P92中析出相类型在时效前主要为晶界的M23C6和晶内的MX。随着时效时间的延长,晶内的MX和晶界的M23C6析出数量略有增加、尺寸却都几乎没有长大,晶内也开始析出M23C6,并且析出数量也略有增加,Laves相依附于M23C6析出并且长大。     

620℃汽轮机转子13Cr9Mo2Co1NiVNbNB钢的组织稳定性分析

对620℃汽轮机转子锻件(13Cr9Mo2Co1NiVNbNB)进行高温持久考核,并采用光学显微镜(OM)、场发射扫描电镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对高温持久试验后的试样和原始试样进行了微观组织对比,分析了高温持久试样的组织稳定性。结果表明,B元素在初生奥氏体晶界聚集,进入M23C6碳化物中替代C形成M23(C,B)6,并限制M23(C,B)6的长大。持久试样的组织由板条马氏体+M23C6碳化物+MX相组成,马氏体板条宽度略有增大,M23C6碳化物密度显著提高,分布更加弥散,其尺寸也略有增加。马氏体板条内形成位错胞亚晶,细小的MX相沿位错胞亚晶边界析出,对提高材料蠕变强度作用明显。     

先进超超临界锅炉用钢Sanicro25焊接接头性能的试验研究

为了研究Sanicro 25的焊接工艺性和接头力学性能,采用热丝TIG焊对新型奥氏体不锈钢管Sanicro 25进行焊接,并采用喷水工艺控制层间温度,按JB/T 4730标准对焊接接头进行RT检测,进行拉伸、弯曲、冲击试验和金相组织分析。试验结果表明:Sanicro 25焊接性能良好,接头性能满足材料要求,焊接接头在700℃高温持久试验外推1×10~5h强度能满足材料在650℃~700℃工况条件下长期使用运行。     

高压导管F11钢焊接裂纹分析及返修

通过对高压导管焊缝裂纹的情况核实,决定采用焊接挖补的方法进行修复。为此对母材金属F11钢的焊接性和焊补工艺特点进行详细分析,制定合理的焊接及热处理规范,以保证挖补焊接修复的效果;并针对根部间隙较宽的实际情况,探索F11钢厚壁管的宽间隙补焊方法,采用TIG焊的双层打底焊接,证明了在高合金钢的焊接中,在保证氩气保护措施严密的基础上,采用TIG焊双层打底焊的方法,更好的保证了焊接质量,减少了焊接缺陷的产生,获得了较好的效果。     

全位置TIG对接焊机工艺试验研究

为提高锅炉弯管(外径φ30 mm～φ80 mm)焊接自动化程度及接头质量,上海锅炉厂有限公司引进了2台全位置TIG对接焊机.通过对几种材料、几种规格、几种不同坡口型式的管子进行的大量焊接试验,最终确定了最佳的坡口型式及焊接工艺规范参数,且获得了焊缝表面成型美观、根部焊透性好、接头质量可靠等性质优良的焊接接头,为工厂生产应用打下了基础.     

T91与12Cr1MoVG异种钢焊接接头的力学性能

采用自动钨极氩弧焊对12Cr1MoVG与T91异种钢进行焊接,研究在焊接接头不同热处理状态下,对异种钢焊接接头力学性能的影响。研究结果表明,异种钢焊接接头的一次合格率达到100%。在不同热处理状态条件下,常温拉伸与高温拉伸的断裂位置均在12Cr1MoVG母材一侧,而异种钢接头经过热处理后的高温拉伸强度和常温拉伸强度均要低于未进行热处理试样,其热处理后的异种钢接头的高温拉伸强度和常温拉伸强度分别为519、555MPa,未热处理后的异种钢接头的高温拉伸强度和常温拉伸强度分别为554、653 MPa。     

T92钢管长时高温组织稳定性及性能研究

对国产T92钢管进行了650℃高温时效试验、蠕变断裂试验和组织研究.结果表明:经650℃高温时效和蠕变断裂试验后,3种现象同步发生,即位错密度下降、亚晶粒数量增加以及析出相的演变;M23C6型碳化物的迅速粗化长大以及Laves相的析出与粗化主要出现在3 000 h附近;在3 000 10 000 h时效过程中,M23C6型碳化物的长大速率并不明显,形态较稳定,这与Laves相从基体中析出并迅速粗化有关;经10 000 h时效后,T92钢管仍然保持稳定的马氏体板条形态,但蠕变断裂试验后,部分板条马氏体开始向等轴亚晶转变.     

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。