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。     

焊接顺序及热处理对T91/12Cr1MoV异质接头残余应力影响的数值分析

利用ABAQUS有限元软件,对T91/12Cr1MoV钢管道多层多道焊异质接头进行焊接残余应力有限元模拟,分析焊后热处理和两种焊接顺序对接头内残余应力的影响。结果表明,焊接接头在外壁T91侧热影响区存在最高轴向和环向拉应力。焊接各层焊道时,对比从12Cr1MoV侧向T91侧与从T91侧向12Cr1MoV侧依次焊接各焊道所获得的残余应力,后者所获得的残余应力较低,特别是在管道的外壁处尤为显著。热处理后管道焊接残余应力有所降低,但在T91侧热影响区仍存在较大的残余应力。     

T91/TP347H异种钢焊接接头高温时效组织对性能的影响

异种钢焊接接头广泛应用于超超临界电站锅炉结构中.采用光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计、拉伸试验机等设备对服役10年并在750℃下进行不同时间时效处理的T91/TP347H异种钢焊接接头的组织与性能进行了分析.结果 表明,随着时效时间的延长,焊缝组织基本稳定,T91和TP347H的热影响区晶粒尺寸逐渐增大,析出物逐...     

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。     

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.     

T23／TP347H管接头焊接工艺试验

T23/TP347H焊接管接头较多的应用于火电厂的管道中.主要针对T23flT347H钢管接头在乎焊位置进行了工艺性试验研究.确定了焊接工艺参数,对接头进行了拉伸、弯曲、冲击等性能试验,观察了接头组织.结果表明:采用钨极氩孤焊(TIG)的接头性能优于TIG焊打底、手弧焊盖面的接头性能.     

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...     

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。     

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。     

T91/TP347HFG异种钢焊接接头裂纹原因分析

火电厂高温过热器用T91+TP347HFG异种钢焊接接头运行时,发生开裂泄露.分别从未开裂和开裂部分的焊接接头处取样,采用金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计等对焊接接头试样进行检测和对比研究,分析其开裂原因.结果表明:焊接和焊后热处理工艺不当导致T91侧热影响区位置在整个焊接接头区域脆性较大,并有淬硬倾向比较大的组织出现;同时由于焊接规范参数较大而导致焊接热影响区较宽,在一定应力下的作用导致裂纹从此处萌生和扩展,最终导致该异种钢焊接接头开裂失效.     

核电321不锈钢旋转电弧窄间隙GTAW工艺

为明确TP347H不锈钢焊接接头敏化特性,对焊接接头进行不同条件的敏化处理. 结果表明,焊接接头热影响区敏化倾向严重,敏化过程中由于Nb原子在晶界上的结合能高于Cr原子,会先形成了粗大的初级铌碳化合物,后形成细小的二次铌碳化合物. 在700 ℃下保温时,焊接接头热影响区的敏化度呈现先提高后降低的趋势,当温度达到800 ℃及以上时,热处理不再提高接头热影响区的敏化度. 与实际生产线上服役21 000 h的F347H接头热影响区敏化特性对比,证实TP347H焊接接头650 ℃保温100 h即可达到敏化极限,其原因是Nb元素含量为C元素的数倍,大部分C元素与Nb元素结合形成NbC,而晶粒中扩散的C元素已与Cr元素充分结合,造成的敏化程度达到平衡状态.

     

10Cr9Mo1VNbN/12Cr1MoV异种钢焊接接头的蠕变损伤及界面失效

针对马氏体耐热钢 10Cr9Mo1VNbN和珠光体耐热钢 12Cr1MoV ,采用TGS -9cb、H10Cr5Mo、TR31三种焊丝形成高、中、低匹配焊接接头 ,利用脉冲电流氩弧焊、高温加速模拟工况、力学性能试验及电子显微分析 ,研究了 10Cr9Mo1VNbN/ 12Cr1MoV异种钢焊接接头的力学性能、高温强度、界面蠕变损伤及失效特征。试验结果表明 ,焊前预热 2 5 0℃ ,焊后回火 75 0℃× 1h ,加速模拟运行 5 0 0h后 ,高匹配和中匹配接头的力学性能劣化明显 ,界面蠕变损伤及失效倾向较大 ;而低匹配接头的力学性能优于高匹配和中匹配接头 ,界面蠕变损伤较轻 ,失效倾向较小。因此 ,选用TR31焊丝作为10Cr9Mo1VNbN/ 12Cr1MoV异种钢焊接接头的填充材料较为合适。     

异种钢闪光对焊接头蠕变断裂力学行为

分别钢闪光对焊制备的高强匹配（ＢＷ－ＷＨ－ＢＬ）、低强匹配（ＢＨ－ＷＬ－ＢＭ）和中强匹配（ＢＬ－ＷＭ－ＨＢ）的;宏观力学不均匀异种钢接头进行了蠕变及蠕变断裂,试验,并用有限元方法分析了不同匹配接头蠕变断裂的力学因素。结果表明,高强匹配和低强匹配接头均沿头邻近焊缝界面的低强度母材或焊缝侧发生断裂,并怕特征;中强匹配接头蠕变断裂位置在远离焊缝界面的低强度母材区,呈延性断裂性质。应力三轴性是控制高强匹配     

承载超声冲击下焊接接头疲劳性能的改善

采用承载超声冲击处理的方法对20号钢T形管接头进行处理,并与原始焊态、非承载冲击处理态试件进行了对比.结果表明,在高应力比R=0.75的加载条件下,与原始焊态接头相比,非承载超声冲击和承载超声冲击的疲劳强度分别提高了23%和70%,疲劳寿命分别延长了1.4倍和5.6～8.5倍.从超声冲击处理区域表层组织、接头焊趾区表层硬度、焊接接头残余应力等方面比较了承载和非承载超声冲击提高焊接接头疲劳性能的异同,并采用有限元软件ABAQUS模拟了两种超声冲击处理下焊接接头的应力分布,与非承载冲击处理试件相比,承载冲击处理试件表面压缩应力值大,压缩应力层深.     

焊缝强度匹配对铝合金焊接接头三向应力度分布的影响

用有限元软件ABAQUS对不同焊缝强度匹配的6063铝合金焊接接头进行拉伸模拟,研究了焊缝强度匹配对焊接接头中三向应力度分布的影响.同时,在每种强度匹配条件下,研究了HAZ宽度对焊接接头中三向应力度分布的影响.结果表明,与母材相比,不同焊缝强度匹配的焊接接头中应力状态较为复杂,三向应力度在母材与HAZ交界处和焊缝与HAZ交界处存在突变;高强匹配接头中三向应力度最大值最高,低强匹配接头中三向应力度最大值最小;等强匹配条件下,随着HAZ宽度的增大,三向应力度最大值的位置从母材与HAZ交界处转变为焊缝与HAZ的交界处;高强匹配条件下,三向应力度的最大值都出现在焊缝与HAZ的交界处,随着HAZ宽度增大,三向应力度的最大值逐渐减小;低强匹配条件下,三向应力度的最大值都出现在母材与HAZ的交界处,随着HAZ宽度增大,三向应力度的最大值逐渐减小.     

基于热力学计算的水工况对耐热钢高温氧化行为影响

基于热力学计算方法,对6种不同的水工况条件下的高温氧分压进行了计算和对比.计算结果显示,TP347H和T91两种材料在570℃时高温氧化产物类型转变的临界氧分压约为1.0×10-15,而常规的加氧工况OT(1)、纯水工况、还原性全挥发处理工况AVT(R1)在此条件下的氧分压均高于1.0×10-10,因此认为常规的加氧工...