厚壁P92钢管道焊接接头中频感应热处理的应用实践

火力发电厂1000 MW机组主蒸汽厚壁P92钢管道焊接接头焊后热处理在火电建设工程中技术要求较高,尤其是壁厚大于100 mm的P92钢管道焊接接头。通过中频感应加热对1000 MW二次再热机组的壁厚为118 mm的主蒸汽P92钢管焊接接头进行了管道试样的焊后热处理。结果表明,热处理后焊缝及母材组织正常,焊缝硬度符合标准要求;同时依据试样管焊后热处理发现的问题提出了优化措施,在施工过程中降低升温速度和恒温温度、增加保温宽度,实现了121个同类型焊接接头焊后热处理一次合格。厚壁P92钢管道焊接接头中频感应热处理方案的成功应用,可为后续同类型部件的焊后热处理提供借鉴。     

厚壁P92钢管道焊接热处理工艺试验研究

1 000 MW超超临界火力发电机组主蒸汽厚壁P92钢管道焊接热处理是火电建设工程中技术难度较高的一类问题，尤其是壁厚>100 mm的P92钢管道焊接热处理。文中结合某1 000 MW超超临界二次再热火电机组118 mm壁厚的主蒸汽P92钢管道的焊接热处理，焊接热处理过程中严格执行焊接工艺，并采用中频感应加热的方法对试样管进行了焊后热处理，热处理后焊接接头的硬度值、金相组织、力学性能数据完全满足P92钢的性能要求。该厚壁P92钢管道焊接热处理工艺方案可为后续同类型部件的焊接热处理提供借鉴。     

内压与焊接残余应力共同作用下高温管道蠕变有限元分析

利用大型有限元分析软件Abaqus的多次顺次耦合功能,先对P91钢高温主蒸汽管道焊接接头焊态和焊后热处理状态进行残余应力分析,然后采用Norton蠕变本构关系,根据P91耐热钢在625℃下焊缝、热影响区和母材的不同蠕变参数,对内压以及内压与热处理后残余应力共同作用下的接头蠕变进行有限元分析,分别得到了焊接残余应力和焊后热处理残余应力的分布规律,同时预测了在高温环境下服役105h后蠕变应变分布.结果表明,由于高温管道的壁厚以及约束等影响,焊后产生了较大的焊接残余应力,通过焊后热处理可以有效地降低焊接残余应力.但由于热处理残余应力的存在,仍对高温管道焊接接头的蠕变有较大影响,并且在焊缝与热影响区的交界处存在着较大的蠕变应变.     

Finite Element Analysis of High Temperature Piping Creep for Considering the Effect of Inner Pressure and Welding Residual Stress

利用大型有限元分析软件Abaqus的多次顺次耦合功能,先对P91钢高温主蒸汽管道焊接接头焊态和焊后热处理状态进行残余应力分析, 然后采用Norton蠕变本构关系,根据P91耐热钢在625℃下焊缝、热影响区和母材的不同蠕变参数,对内压以及内压与热处理后残余应力共同作用下的接头蠕变进行有限元分析,分别得到了焊接残余应力和焊后热处理残余应力的分布规律,同时预测了在高温环境下服役105h后蠕变应变分布. 结果表明,由于高温管道的壁厚以及约束等影响, 焊后产生了较大的焊接残余应力,通过焊后热处理可以有效地降低焊接残余应力.但由于热处理残余应力的存在, 仍对高温管道焊接接头的蠕变有较大影响,并且在焊缝与热影响区的交界处存在着较大的蠕变应变.     

焊后热处理对P92钢焊缝冲击性能的影响

对P92钢焊后热处理试样的焊缝冲击性能进行研究。P92钢焊接接头断面硬度分析结果表明,厚壁P92钢管道现场焊后热处理时,形成了外层温度高、内层温度低的温度梯度,导致试件焊缝外层冲击吸收能量平均值比内层的高。焊缝冲击试样经过二次高温回火（770℃×2 h）后,内外层冲击吸收能量差别基本消失,同时平均值有所提高。结果表明,P92钢焊接接头壁厚上的温度梯度对P92钢焊缝冲击性能有重要影响。     

焊后热处理对P92钢焊接接头组织及力学性能的影响

利用金相显微镜、扫描电镜对热处理前后P92钢焊接接头的组织、断口形貌进行分析;利用洛氏硬度计、电子万能试验机对热处理前后P92钢焊接接头的力学性能进行测定及分析。结果表明,焊态下P92钢焊缝区、热影响区的显微组织均为马氏体和残留奥氏体,且硬度较高,约为42.69 HRC;母材区为回火托氏体;经焊后热处理,3个区域组织均为回火托氏体组织,其硬度值均与母材区相近,约为37.55 HRC;焊后热处理前后P92钢焊接接头断口形貌均为韧窝+撕裂棱,属于韧性断裂,经热处理后P92钢焊接接头屈服强度和断面收缩率明显高于焊态下试样,分别为842.21 MPa、46.20%。     

焊后热处理对Ti-22Al-27Nb合金激光焊接接头组织与高温性能的影响

研究焊后热处理对激光焊接2.5 mm厚Ti-22Al-27Nb合金组织和高温力学性能的影响。结果表明,Ti-22Al-27Nb合金激光焊接焊缝组织为单一的B2相。焊缝650℃高温抗拉强度为母材的75%,塑性则仅为母材塑性的40%左右。拉伸断口形貌为岩石状,呈现沿晶断裂特征。经过焊后热处理,焊缝组织为B2相+O相。相对于未热处理接头,热处理后焊缝和热影响区的硬度下降很多并趋于平缓。热处理温度750℃、保温时间1 h时焊接接头650℃高温抗拉强度达到了母材的87.5%,塑性为母材的82.2%,接头断裂形式为解理断裂。     

焊后热处理温度对G115/T92异种钢接头组织及力学性能的影响

利用钨极氩弧焊(GTAW)和手工电弧焊(SMAW),采用767、774、790℃3种焊后热处理温度对G115/T92异种钢进行焊接试验,并利用光学显微镜、显微硬度仪、拉伸试验机、冲击试验机等对焊接接头的显微组织及力学性能进行研究。结果表明:接头焊缝、热影响区均为典型的回火马氏体组织,T92钢侧熔合线附近δ-铁素体的体积分数分别为0. 3%、0. 1%、0. 1%。随着焊后热处理温度升高,显微硬度、室温强度降低,焊缝冲击吸收能量增大,室温强度和冲击吸收能量均符合母材标准要求。室温拉伸断裂均发生在T92钢侧母材,650℃高温断口位于T92钢侧不完全相变区。推荐焊后热处理温度为(770±5)℃,偏上限控制。     

焊后热处理对输送H_2S介质压力管道维修焊接接头组织性能的影响

采用手工钨极氩弧焊(TIG焊)打底,焊条电弧焊(SMAW)填充、盖面的焊接工艺对输送H_2S介质压力管道(20钢)进行维修焊接,并对其焊接接头进行720～750℃下保温1h的焊后热处理.对热处理前、后焊接接头组织和性能进行分析研究,结果表明:720～750℃×1h热处理使焊缝区与热影响区成针状分布的魏氏组织铁索体晶粒得到细化,并使其呈退化形态;焊缝区、热影响区与母材的显微硬度整体呈下降趋势;焊接接头抗拉强度大幅度提高,断裂均处在远离焊缝的母材上.焊后热处理有效地降低了焊接接头的残余应力,改变了残余应力的分布特征,使其分布趋于"均匀",拉应力大幅度降低.     

中频感应技术在高温再热蒸汽管道Y形三通焊后热处理中的应用

硬度值低于标准要求的P92钢异形件的热处理是工程现场较为棘手的问题。文中采用中频感应加热与柔性陶瓷电阻加热相结合的方法,通过调整中频感应与柔性陶瓷电阻加热器的位置及加热宽度,增加测温热电偶数量,采用合理的热处理工艺参数,实现了热处理温度场高温区处于焊缝,热处理后焊缝及母材组织正常,焊缝硬度符合标准要求,母材硬度值基本不变。P92钢异形三通焊接接头中频感应热处理方案的成功应用,可为后续同类型部件的焊后热处理提供借鉴。     

6061-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头组织与力学性能

针对6 mm厚6061-T6铝合金板材,在主轴转速800 r/min,焊接速度150 mm/min参数下实现双轴肩搅拌摩擦焊接,并对一部分试件进行焊后热处理。对焊态试件和焊后热处理试件同时进行金相试验、拉伸试验和显微硬度试验对比分析。在焊态下,接头平均抗拉强度为203 MPa,达到母材的64%,接头在焊缝区32 mm的宽度区域内显微硬度出现不同程度的下降,显微硬度分布呈"W"型;接头经焊后热处理后,焊态下溶解消失的强化相重新析出,使接头组织重新得到强化,热处理态接头平均抗拉强度为292 MPa,达到母材的92%,整个焊缝区显微硬度均得到提高,焊态下"W"型显微硬度分布规律消除。     

F550Z高强钢埋弧焊焊接工艺及接头性能研究

采用CHW-SEM2NP型焊丝和CHF606氟碱型烧结焊剂,用埋弧焊焊接F550Z钢,研究了不同的热输入对F550Z钢焊接接头抗拉强度和-60℃冲击韧性的影响。结果表明:随着热输入的增大,接头抗拉强度没有出现明显的变化,接头强度对热输入不敏感;焊缝中心的冲击韧性随着热输入增加,呈现先降低后升高的趋势,熔合线及熔合外2 mm处冲击韧性随热输入增加而减小,当热输入超过27 k J/cm时,熔合线及熔合线外2 mm处冲击韧性已经达不到使用要求;焊接接头的硬度分布均匀,焊缝中心较母材处略低,没有出现较大的波动。埋弧焊焊接F550Z钢时,焊接热输入不超过27 k J/cm时,可以得到较好性能的焊接接头。     

激光焊接热输入对Ti2AlNb合金组织性能的影响

研究激光焊接热输入对Ti-22Al-27Nb(at%)合金焊缝成形和力学性能的影响,利用OM、SEM、XRD和TEM等手段对焊接接头的显微组织特征进行了分析,并探讨了焊后热处理对焊接接头组织性能的影响。结果表明,连续激光焊接可以获得无缺陷、成形良好的焊接接头。焊缝区域组织主要为柱状的B2相,柱状晶的生长方向垂直于熔合线。焊缝和热影响区的显微硬度要高于母材,焊缝的平均显微硬度最高。随着热输入的增加,焊接接头的室温抗拉强度增加,但是焊接接头的延伸率较低。焊接接头650℃高温强度为母材的71%~75%,塑性则仅为母材塑性的40%左右。经过焊后热处理,焊缝由B2+O相组成。O相增多使得焊缝的室温强度略有提高,且提高了650℃高温拉伸性能,高温抗拉强度最高可达母材的87.5%。     

回火对9Cr2WVTa钢电子束焊接接头组织和力学性能的影响

对9Cr2WVTa钢进行电子束焊接,并对焊接接头进行不同温度回火处理,研究了回火对焊接接头组织和力学性能的影响.结果表明,焊态下,焊缝由粗大的板条马氏体和d铁素体组成.高温回火后,基体中析出大量M23C6型碳化物.硬度测试结果表明,焊态下焊缝硬度远高于母材,随回火温度升高,焊缝硬度逐渐下降,但仍高于母材.拉伸测试结果表明,断裂位置均出现在母材,表明焊缝仍保持了较高强度.采用带沟槽的V型冲击试样获得了完全的焊缝断口,室温冲击实验结果表明,焊态下,焊缝冲击韧性差,冲击功远低于母材;经回火后,焊缝冲击韧性显著提高.焊后回火热处理使焊缝获得了较好的综合力学性能.     

不同热处理状态AMS6308钢惯性摩擦焊接头组织及力学性能

在HWI-IFW-130型轴/径向多功能惯性摩擦焊机上,成功实现热轧态与热轧态AMS6308钢、淬火+回火态与淬火+回火态AMS6308钢惯性摩擦焊接. 对两种不同热处理状态的焊接接头进行检测分析. 结果表明,母材为热轧态的焊接接头,焊缝区为马氏体组织,热力影响区和热影响区为马氏体+贝氏体组织;母材为淬火+回火态的焊接接头,焊缝区为马氏体组织,热力影响区和热影响区为马氏体回火组织. 以焊缝为中心,显微维氏硬度呈对称分布,焊缝区显微维氏硬度最高;两种不同热处理状态母材获得的焊接接头,拉伸均断于母材.     

Ti-23Al-17Nb激光焊接接头的组织性能研究

通过室温和高温拉伸性能测试研究焊后热处理和同步预热对Ti-23Al-17Nb(原子分数,下同)合金CO_2激光焊接接头性能的影响.结果表明,接头室温和高温拉伸性能低,焊后真空热处理提高接头室温和高温拉伸性能,仍低于母材;同步预热接头室温强度和塑性与母材相当,高温强度与焊后热处理效果相当.组织分析显示,焊缝存在两个腐蚀衬度区,组织为B2相,热影响区晶粒由熔合线到母材逐渐细化,焊后热处理和同步预热改变β相基体上α2相的析出.     

焊后热处理对TA2钛板氩弧焊接头显微组织和性能的影响

采用氩弧焊焊接TA2钛板，然后对焊态和焊后热处理后的组织与力学性能进行对比分析。结果表明，TA2钛板氩弧焊接头的焊缝宽度约为6 mm,热影响区宽度约为4 mm;焊缝组织主要由β等轴晶+内部针状α马氏体+少量α′马氏体构成，热影响区组织主要由α板条晶粒构成；焊缝硬度最高为195 HV0.5左右，电阻率比母材高且残余应力最大，横向和纵向残余应力分别达到500 MPa和225 MPa;经550℃焊后热处理后，焊缝晶粒尺寸与焊态基本一致，热影响区晶粒显著变小，焊接接头硬度显著增加，电阻率和残余应力都有所降低；经600℃焊后热处理后，焊接接头晶粒尺寸、显微硬度、电阻率与焊态基本一致，残余应力显著减小；经650℃焊后热处理后，焊接接头晶粒尺寸显著长大，显微硬度和电阻率降低，残余应力显著减小。     

高压给水三通焊接

核电站的安装中，常常会遇见二回路高压蒸汽和高压给水管道三通的制作。在巴基斯坦核电站中我们成功地制作了φ610 mm×55 mm的等径三通。现将焊接经验作如下简要介绍。1 焊接性分析母材为美国材料，牌号A106B，相当于中国的20＃钢，该材料具有良好的焊接性，但受厚度和结构形式的限制使焊接存在如下困难：①坡口加工和组对困难。②焊道分布和焊接变形控制困难。③焊前加热和焊后热处理困难。④焊缝检验困难。2 焊前准备针对上述困难焊接前需要做大量的准备工作2.1 由于坡口不规则无法用机械加工的方法完成，坡口加工要先划好相贯线并留出…     

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。     

某电厂P91/WC9异种钢接头裂纹原因分析及处理建议

文中通过对某电厂运行过程中再热蒸汽热段管道发生蒸汽泄漏进行调查分析,认为P91/WC9异种钢焊接接头开裂泄漏的主要原因是由阀门制造质量缺陷、焊接结构形式不合理、焊接工艺和焊后热处理工艺错用导致焊接接头力学性能下降和焊接残余应力过高等原因共同造成的.建议去除阀门不锈钢堆焊层、调整焊接坡口形式和焊接及热处理工艺,进行焊接修...