超超临界机组主蒸汽P92钢的焊接

根据华能玉环电厂超超临界机组主蒸汽管道P92钢的现场焊接实践,详细介绍了P92类新型铁素体耐热钢的焊接技术要点以及改善焊缝金属韧性、减小HAZ软化及Ⅳ型裂纹的具体措施.通过采用性能优良的焊材,采取"小线能量、快速连弧、小摆幅、薄焊层、多层多道焊"的操作方法,严格控制预热温度和层间温度,采用分区加热的热处理工艺,全过程旁站监督控制,从而得到了优良的焊缝.     

1000MW超超临界机组用P92耐热钢高温服役后的性能

对某电厂超超临界机组运行达到16000 h的新型铁素体耐热钢P92取样管段进行拉伸、冲击性能、断口特征、显微组织、扫描电镜、能谱、碳化物转移、X射线衍射、透射电镜等分析。研究结果表明,P92运行16000 h后室温抗拉强度和规定非比例延伸强度分别达703 MPa和543 MPa,依然保持在较高水平,满足ASME SA335 P92性能要求;高温(600℃)的规定非比例延伸强度值满足GB5310对10Cr9MoW2VNbBN的技术要求;冲击吸收能量在160 J以上,冲击韧性未明显降低;冲击试样的断口显示出韧性断口的宏观特征,纤维区分布着大小相对均匀的等轴韧窝,并且韧窝中存在析出相粒子;析出相主要为M23C6型碳化物,在晶界不断的集聚长大,其次为弥散分布的颗粒状MX相,即Nb,V(C,N),还含有Fe2W型Laves相,尺寸细小且相对稳定。     

P92钢焊接接头的高温抗氧化性研究

P92钢因优异的综合性能逐渐成为超超临界机组过热器、再热器等零部件的理想用钢,材料经焊接后,焊接接头在服役温度中的高温抗氧化性直接影响零部件的使用寿命。利用增重法研究P92钢焊接接头在650℃高温空气介质中的氧化动力学,采用OM、SEM观察和分析氧化层表面及截面形貌,利用XRD分析氧化物物相。结果表明:在一定温度下,P92钢焊接接头各区域氧化速率均是先增加后降低,然后趋于稳定值,符合抛物线规律;在650℃空气介质中氧化132 h后,焊接接头中距焊缝3 mm热影响区A部位、焊缝、母材各区域氧化层的厚度分别为45μm,30μm,27μm;焊接接头氧化后表面的主要氧化产物为Fe_2O_3。     

新型耐热钢P92焊缝金属微观组织研究

采用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和X-射线衍射分析等方法,研究了新型耐热钢P92钢焊缝金属的微观组织特征。结果表明:P92钢焊缝金属组织由马氏体、残余奥氏体和析出相组成,其马氏体板条束和马氏体板条尺寸都比较大,残余奥氏体含量远低于正火态P92钢组织中的含量,而析出相主要为V/Nb(C,N)、Fe3C和M23C6,其中M23C6含有多量W、Mo合金元素。     

P92钢焊接接头Ⅳ型蠕变断裂特性

在600-650℃,100-240 MPa对用埋弧自动焊工艺制备的P92钢焊接接头进行高温蠕变实验,采用OM,SEM和TEM等研究焊接接头的Ⅳ型蠕变断裂特性.结果表明,P92钢焊接接头的Ⅳ型断裂发生在高温和低应力条件下,存在一个临界Larson-Miller参数LMP和临界应力,它们的值分别约为35.5和120 MPa;Ⅳ型断裂部位的变形很小,位于靠近临界热影响区的细晶区,即加热峰值温度在Ac₃附近,该部位显微结构退化为铁素体等轴晶及蠕变过程中Laves相在晶界析出和长大是影响Ⅳ型断裂的主要因素,M₂₃C₆粗化的影响较小;焊接接头Ⅳ型断裂是一种晶界孔洞聚集型蠕变断裂,孔洞在粗大Laves相附近形核,可用损伤晶界上孔洞面积分数f或孔洞面积分数a作为发生Ⅳ型断裂的微观判据,它们在650℃时的临界值分别约为0.5%和1.2%.     

P92钢焊接接头Ⅳ型蠕变断裂特性

在600—650℃,100—240 MPa对用埋弧自动焊工艺制备的P92钢焊接接头进行高温蠕变实验,采用OM,SEM和TEM等研究焊接接头的Ⅳ型蠕变断裂特性.结果表明,P92钢焊接接头的Ⅳ型断裂发生在高温和低应力条件下,存在一个临界Larson-Miller参数LMP和临界应力,它们的值分别约为35.5和120 MPa;Ⅳ型断裂部位的变形很小,位于靠近临界热影响区的细晶区,即加热峰值温度在A_C3附近,该部位显微结构退化为铁素体等轴晶及蠕变过程中Laves相在晶界析出和长大是影响Ⅳ型断裂的主要因素,M₂₃C₆粗化的影响较小;焊接接头Ⅳ型断裂是一种晶界孔洞聚集型蠕变断裂,孔洞在粗大Laves相附近形核,可用损伤晶界上孔洞面积分数f或孔洞面积分数a作为发生Ⅳ型断裂的微观判据,它们在650℃时的临界值分别约为0.5%和1.2%.     

P92钢的微观组织和硬度

利用布氏硬度计、光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究了不同回火温度下P92钢的微观组织和硬度变化。结果表明,P92钢正火组织主要由马氏体、残留奥氏体和M23C6析出相组成,回火后温度升高到600℃时残留奥氏体才全部完成分解。低于400℃回火时因马氏体板条结构和位错组态没有明显变化,并且M23C6析出量也较少,硬度基本保持稳定;500℃回火时因亚晶强化和细小M23C6沉淀强化,硬度有所提高;继续升高回火温度,因马氏体发生高温回复,位错密度降低,M23C6也逐渐发生熟化,强化效果减弱,导致P92钢硬度逐渐降低。     

超超临界火力发电机组SA-335P92钢焊接质量控制

超超临界机组在我国运用得越来越多,作为超超临界机组主蒸汽、再热蒸汽热段管道、高温过热器集箱以及高温再热器集箱最常用的钢材SA-335P92,由于其首次运用于国内电站锅炉,其焊接质量控制受到了各大电厂及各大电建单位的重视。文中主要从SA-335P92钢焊接前的工艺评定准备、焊工培训、技术准备、坡口加工等方面简单介绍了从SA-335P92钢焊接前的准备工作,同时简单介绍了超超临界机组安装过程中,SA-335P92钢现场焊接的主要方法及主要焊接工艺,列出了SA-335P92钢现场焊接过程中热输入控制、层间温度控制以及层间清理等方面应该注意的问题。文中还简单介绍了SA-335P92钢焊后热处理工艺、热处理时机、现场常用的热处理方式以及热处理过程中应注意的一些问题。此外,文中还根据超超临界机组现场安装的特点,简单介绍了SA-335P92钢焊缝在无损检测、硬度测试、金相分析等方面应注意的一些问题。     

回火和时效对SA335 P92钢焊接接头力学性能的影响

系统研究了不同回火和时效工艺对SA335 P92钢焊接接头力学性能的影响。结果表明,SA335 P92钢焊接接头760℃回火后的硬度和冲击性能均优于740℃回火处理和三次修复;相同应力下,三次修复试样的蠕变断裂速率显著快于另两种工艺试样,这表明SA335 P92钢焊接接头修复次数不应超过两次。经回火处理后,焊缝力学性能随时效时间延长降低;时效导致热影响区的软化区从距熔合线3 mm移到距熔合线2 mm处。     

超超临界机组P91/P92钢安装过程质量控制

针对P91/P92钢材在安装过程中遇到的一些问题:安装前,检测P91/P92母材硬度偏低、坡口端面有分层折叠现象;在设备运行时,P92钢焊缝表面发现微裂纹;在焊接过程中,预热温度不足导致根部裂纹,充氩不良根部发生了氧化发渣,操作不当产生了层间裂纹,单层焊道太厚引起焊缝冲击韧性降低,局部返修后未做热处理出现了裂纹;在热处理阶段,热电偶连接方式和加热方式不当造成硬度超标;在检测阶段,常规超声检测产生了缺陷漏检.针对上述问题,提出在安装前管材应加强硬度检测,设备焊缝应进行磁粉抽检;在安装过程中注意焊接充氩、焊接收弧、焊接线能量和热处理工艺的控制;在安装完毕超声检测时应注意P92钢材的特点.经过分析总结,为同类情况的安装施工做一个借签,减少类似缺陷和事故的发生.     

超超临界锅炉用SA-335P92钢的焊接工艺性能研究

通过铁研试验及热模拟试验等对超超临界锅炉用SA-335P92钢的焊接性进行了研究.铁研试验表明,材料焊前钨极氩弧焊时预热温度≥150℃,焊条电弧焊和埋弧焊时预热温度≥200 ℃可以保证焊接不出现裂纹.通过焊缝粗晶区冲击试验,确定了合理的焊接热处理规范.进行了相应的使用焊接性试验,给出了SA-335P92材料的焊接工艺要点.     

P92钢焊接接头蠕变本构关系

通过热处理方法模拟焊接热循环,在 3.53 K/s 的升温速度下制备 P92 钢焊接热影响区各微区的模拟组织试样,通过单轴蠕变试验获得 923K 下 P92 钢熔敷金属、热影响区各微区和母材组织不同应力水平下的单轴蠕变数据,用最小二乘法拟合得到 P92钢焊接接头各区域组织在稳态蠕变条件下的蠕变本构方程.结果表明,相比焊接接头其它微区组织,试验应力较低时,细晶区的蠕变应变率最大,因此在低应力下细晶区容易发生蠕变开裂;随着应力水平的增加,焊接接头和母材蠕变速率逐渐超过细晶区,蠕变断裂易发生在焊缝或母材上.

Abstract：

The welding heat thermal cycle was simulated through the heat treating method, and the simulated microstructures of the coarse grain heat-affected zone (CGHAZ), fine grain heat-affected zone (FGHAZ) and intercritical heat-affected zone (ICHAZ)of P92 steel were prepared by using a furnace at 3.53 K/s of heating rate. The uniaxial creep data of the base metal, deposited metal and simulated CGHAZ, FGHAZ and ICHAZ specimens were obtained through the creep tests under the temperature of 923 K, and the creep constitutive equations of each material were obtained too. The result shows that the creep strain rate of FGHAZ is higher than the other zones of the welded joint under the low stress. So the creep rupture is easy to occur in te FGHAZ. In addition, the creep properties are obviously different among the CGHAZ, FGHAZ and ICHAZ, which indicate the HAZ has the obvious material heterogeneity.     

P92钢中频弯管工艺试验

P92钢中频弯管工艺的核心是弯前管子壁厚测量、弯曲方向确定,弯制温度为980-1020℃,弯管推制速度控制在8-20 mm/m in,弯后进行1040-1080℃正火＋750-780℃回火处理。经检测表明,按规定工艺弯制的P92钢管力学性能、显微组织均达到了使用性能要求。     

国产SA-335P92钢的焊接工艺性能

新型马氏体耐热钢SA一335P92以其卓越的抗高温蠕变性能被广泛用于超超临界机组中。文中对国产SA-335P92钢的焊接性进行了试验研究,通过斜Y形坡口焊接裂纹试验和再热裂纹试验等确定了国产SA-335P92钢的预热温度和焊后热处理温度。然后选择合适的焊接材料和焊接工艺进行焊接试验,通过焊接接头的力学性能等试验证明国产SA-335P92钢能够满足使用性能的要求。     

焊后热处理对P92钢焊接接头显微组织和力学性能的影响

采用光学金相显微镜和力学性能测试等方法,研究了电阻履带式和中频感应两种不同的焊后热处理方法对P92钢焊接接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:中频感应处理下的焊缝组织较为细小,马氏体板条界面变得更加模糊;焊接接头各层母材、热影响区及焊缝硬度值分布均匀,内、中和外层的硬度差值较小;焊缝及热影响区冲击吸收能量沿壁厚方向分布较为均匀,且均高于P92母材标准要求值。因而,中频感应加热法不仅可以很好地改善焊缝组织,而且在壁厚方向上,可以使焊缝韧性等力学性能更加均匀。      

基于里氏硬度测量的P92钢及焊缝布氏硬度的计算

为了解决电厂实际硬度测量不准而导致的不适当的修理和更换的问题,采用不同的热处理条件和回火条件分别模拟母材和焊缝的不同硬度状态,并利用一系列硬度对比试验得到P92钢母材和焊缝的里氏硬度和布氏硬度正确的转换关系. 结果表明,P92钢母材和焊缝的直读布氏硬度值均比真实布氏硬度值要低,利用文中得到的正确的硬度转换关系,能准确的检测出P92钢母材和焊缝服役过程中的布氏硬度.     

时效处理对P92钢组织及硬度的影响

对经淬火+回火后的P92钢进行650 ℃不同时间时效处理。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对淬火和不同时间时效处理试样进行组织及析出相观察及分析;采用洛氏硬度计对其进行硬度测试。结果表明,P92钢淬火组织为板条马氏体+残留奥氏体+M₂₃C₆+MC。经不同时间时效处理后的基体组织均为回火托氏体,同时存在有M₃C、MC、M₂₃C₆等碳化物。时效150 h时Laves相开始析出,且随着时效时间延长,析出物尺寸增大,P92钢的硬度不断降低。时效初始硬度约为24 HRC,时效250 h后硬度约为20 HRC。