电站锅炉热力管道异种钢焊接接头高温性能分析

电站过热器异种钢接头,因钢材、焊材匹配焊接工艺不同而产生不同的高温力学性能,通过对电厂新、旧两类过热异种钢接头的高温性能进行实验和分析,以为奥氏体不锈钢的异种钢接头应采用镍基焊缝过渡,T91钢的异种钢接头应采用近强度钢材匹配.     

T91／G102异种钢接头应力分布的数值模拟

利用ANSYS有限元分析软件，对不同情况下T91／G102异种钢接头的应力状况进行了数值模拟。计算结果表明：采用中等强度匹配的焊材有利于降低接头焊接残余应力，采用焊后热处理可以降低接头中的焊接残余应力与工作应力，高温工作载荷下接头中会发生应力松弛，但G102侧焊接热影响区仍存在拉伸应力峰值。     

采用镍基和奥氏体焊材焊接Cr13钢焊接接头性能

采用ER309L氩弧焊丝的奥氏体焊材和ERNiCrFe-3镍基焊丝的镍基焊材对Cr13钢母材进行TIG焊接,通过无损检测、显微组织、力学性能和耐腐蚀性能试验,对两种焊材的焊接接头性能进行研究.结果表明,两种焊接接头均未发现焊接缺陷,焊接接头属于高强匹配,弯曲性能合格.与奥氏体焊材焊缝相比,镍基焊材的焊缝冲击韧性低,硬度高,耐电化学腐蚀性能高.     

T91钢EPRI P87镍基焊材焊接接头组织与性能

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、热膨胀仪、高温拉伸试验仪和冲击试验仪对T91钢EPRI P87镍基焊材焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究。试验结果表明,焊缝金属同T91钢母材形成良好的冶金结合,其组织结构为胞状枝晶γ相固溶体;同ENiCrFe-3镍基焊缝金属相比,EPRI P87焊缝金属的热膨胀系数同T91钢更为接近;焊接接头高温拉伸试样（400～600 ℃）断裂于T91钢母材位置,表明在高温服役条件下焊缝金属相比母材具有更高的强度;由于镍基焊材良好的塑韧性,在未热处理条件下焊缝金属表现出较高的冲击性能。     

经长时运行的T91与G102异种钢焊接接头组织与性能分析

对运行了78000h的T91与G102(12Cr2MoWVTiB)异种钢焊接接头进行了组织和性能分析.结果表明,T91母材的显微组织未发生明显变化,G102母材的显微组织发生了回复和再结晶;焊接接头的向火侧抗拉强度及高温短时力学性能均低于母材标准要求值;G102侧及T91侧熔合线冲击值较低;该异种钢焊接接头(低匹配)的薄弱环节在G102及T91侧熔合线以及G102侧热影响区正火区处.     

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。     

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。     

9Ni钢埋弧自动焊接工艺试验研究

为了验证国产焊材与国产9Ni钢材在埋弧自动焊接工艺上的焊接适应性,选用12mm和20mm板厚的国产9Ni钢板、三种焊接参数(热输入量大、中、小)完成了9Ni钢埋弧自动焊横焊位置的焊接工艺试验,并通过焊接接头力学性能(包括:拉伸、弯曲、低温冲击、CTOD及DWTT)和显微组织验证、分析和整理不同焊接参数及板厚的焊接接头性能,获得国产焊材与国产9Ni钢材埋弧自动横焊焊接接头的性能试验报告,各项指标满足标准规范要求,验证了国产焊材与国产9Ni钢板的焊接适应性和匹配性。     

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／P91钢组合不同接头类型焊接工艺的选择

T91／P91新型钢种以其一系列优良的使用性能,在高参数火力发电机组高温管道上获得了广泛的应用。该钢焊接性的主要问题是冷裂纹敏感性较强,以及一定的热裂纹倾向,同时也不可忽视接头性能的弱化。合理的焊接工艺是控制和改善该钢焊接性的重要技术手段。焊接方法和焊接材料确定以后,获得优质接头的关键工艺措施是：焊前预热、控制层温,以及“及时有效”的焊后热处理等工艺。不同的接头组合类型（同种钢或异种钢）,不同规格尺寸的T91／P91钢管焊接,其匹配的焊接工艺各具特色。     

T91/P91钢焊接材料的选择及其应用

分析了T91/P91钢的焊接性,探讨了该钢焊接材料的选用原则,介绍了该钢焊接材料的种类及其应用。结果表明,该钢焊接材料的选用可以采用"准成分匹配"原则,即尽可能使焊缝的主要化学成分接近母材,保证接头获得最佳的力学性能(含高温性能)和焊接性。该钢焊接材料的种类多达五种,采用专用药芯焊丝FCAW打底+实芯焊丝GMAW填充的新工艺,优势明显。不同管径和壁厚的T91/P91钢管,分别采用匹配的焊接材料和合理的工艺,均在不同的工程中获得成功应用。T91/P91钢专用药芯焊丝焊是颇具发展前景且期待完善的焊接新材料。     

先进钢铁材料焊接性研究进展

进入21世纪以来,随着各工程领域对高性能钢铁材料需求的多样性和要求的提高,新一代先进钢铁材料研发随之展开。其相应的焊接材料和焊接技术成为材料应用的关键。本文重点介绍了超细晶粒钢、低碳贝氏体钢、高氮奥氏体不锈钢、高强汽车钢等先进钢铁材料的焊接工艺与接头组织性能的研究现状与进展。就焊接接头的微观组织演化、焊接接头性能、夹杂物和马氏体-奥氏体(M-A)组元的形成与影响、合金元素和热输入对焊缝组织性能的影响等进行了详细评述。研究表明,焊接热影响区是影响焊接接头性能的主要区域,同时要采用适当的焊材及工艺才能获得性能匹配的焊缝。并对焊接接头的强韧化机理、疲劳裂纹扩展机理、焊接热过程对钢材组织和性能的影响等方面的研究进行了评述。最后,对焊接材料和工艺的未来研究方向进行了展望。     

18MnSiCr超高强钢焊接材料及焊后热处理研究

通过试制两种w(Mn)/w(Si)=3的超高强钢,分析了S元素对该超高强钢力学性能的影响。分别采用高强焊条和焊丝进行焊接试验,通过金相、硬度、冲击、拉伸试验分析了两种不同焊材成分对焊接接头力学性能的影响。试验结果表明,采用S含量较低的超高强钢,匹配低Cr高强焊丝,焊后进行适当的低温热处理,可获得综合性能优良的焊接接头。     

焊材匹配与钢板合金成分对X80管线钢管低温韧性的影响

研究了不同焊材匹配对X80管线钢管焊缝低温(-45℃)冲击韧性的影响,优选出适用于低温直缝埋弧焊管焊接的焊材匹配方案;采用同种焊接工艺对两种不同合金体系的X80钢级管线钢管进行焊接,研究了不同合金成分对钢管DWTT性能、焊接热影响区低温冲击韧性的影响.研究结果表明:采用低S、P杂质的高碱度氟碱型烧结埋弧焊剂匹配Mn-M...     

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。     

焊接接头的强度

超级钢中厚板焊接工艺对接头冲击韧度的影响,利用电弧超声提高09MnNIDR钢焊接接头质量[英],热处理温度对P91钢焊接接头持久强度影响的研究,等强匹配焊接接头的特征及界定方法,[编者按]     

高匹配搭接角焊缝力学性能及应用效果分析

采用等匹配和高匹配焊材完成了高钢级B型套筒修复高钢级管道的试验研究. 结果表明,等匹配焊接和高匹配焊接的角焊缝焊接接头都具有良好的拉伸强度和冲击韧性,高匹配焊接接头熔覆金属的冲击韧性略低于等匹配,其焊接接头延展性略差;施焊后等匹配搭接角焊缝未发现焊接缺陷,焊接接头维氏硬度最大值为293 HV10,出现在角焊缝外表面与套筒搭接焊缝处;高匹配搭接角焊缝出现了起源于角焊缝外表面层的横向裂纹,且该焊接接头硬度整体偏高,最大值出现在外表面中心位置焊缝处,为403 HV10,与裂纹起裂位置对应,其产生原因与焊接过程中不同部位熔池金属冷却速率有关,尤其是外表面盖面焊处冷却速度较快,外壁层硬度值异常偏高,萌生裂纹.因此建议搭接角焊缝焊接焊材选择时,在不影响密封和承载前提下,可尝试降低焊缝匹配强度等级.     

新型超超临界S31035锅炉用钢焊接试验

针对700 ℃先进超超临界锅炉开发的310系列新型奥氏体耐热钢成分特点,分析了原材料的焊接性,结合备选焊材性能对比完成了焊材选型及焊接工艺方案,开展了小口径管TIG焊接工艺试验;对焊接接头进行了室温力学性能及高温持久性能测试,并分析了接头组织特征。试验结果表明,S31035锅炉用钢具有良好的焊接性,采用高匹配焊接材料可获得良好的接头性能及合格的显微组织。     

T91钢TIG+MIG焊接接头性能及组织

对采用TIG＋MIG焊的T91钢焊接接头进行了力学性能、持久强度和高温时效试验,并对T9l钢TIG＋MIG焊接接头的显微组织及断口的断裂特征进行了观察和分析。结果表明,T91钢TIG＋MIG焊接接头的韧脆转变温度（FATT）为-13℃,625℃l7958h高温持久试验为70MPa,外推10^5h高温持久强度为46．48MPa。焊接接头的高温性能取决于其组织的变化,以M23C6为主的合金碳化物对持久强度起了重要作用。     

热输入对T4003/Q450NQR1异种钢焊接接头组织及性能的影响

采用奥氏体焊材ER309LSi-G焊丝对T4003铁素体不锈钢与Q450NQR1耐候钢异种钢进行两种不同焊接热输入的MAG焊接,通过显微组织和力学性能等试验,对两种焊接接头性能进行研究。结果表明：两种焊接接头均未发现缺陷,焊接接头性能较好。与0.82 kJ/mm热输入比较,0.62 kJ/mm热输入下的焊接接头冲击韧性及硬度较好,熔合线较窄,晶粒度较为细小,拉伸数值较高,更加适用于T4003铁素体不锈钢与Q450NQR1耐候钢异种钢焊接。