P92钢焊接接头性能及其焊接材料研究进展

P92钢是近年来国内外迅速发展的新型铁素体耐热钢.综述了P92钢焊接接头性能及其焊接材料的研究进展.对蠕变性能的研究工作主要集中在蠕变断裂的产生机理、蠕变强度的提高措施、蠕变断裂的评估方式,疲劳性能的研究集中在硬度、温度对疲劳裂纹的影响.简单总结了韧性的改善途径.指出开发P92钢焊接材料的重点是同时保证焊接接头的蠕变性能和韧性.最后展望了P92钢焊接的研究方向和前景.     

超超临界锅炉P92钢焊接工艺及组织性能研究

通过试验和施工实践总结了P92钢焊接工艺的技术要点及焊接工艺,并对焊接接头的组织和性能进行了研究.P92钢具有良好的抗高温氧化和抗蠕变性能.合理的焊接工艺,可以保证焊接接头的性能与母材相同.600℃高温抗拉强度达到347 MPa,电子探针线扫描显示,化学成分均匀.     

超超临界火电机组异种钢焊接接头高温断裂机理综述

我国现役超超临界（Ultra-supercritical,USC）火电机组锅炉受热面管系中有大量由铁素体耐热钢与镍基合金/奥氏体耐热钢构成的异种钢焊接接头（Dissimilar metal welded joints,DMWJs）。生产实践表明,大量的DMWJs在服役7万～10万h后发生早期失效,使用寿命远低于设计寿命30年或20万h。DMWJs早期开裂事故的频发,不仅对机组的安全运行造成极大危害,而且给发电企业带来了巨大的经济损失和负面的社会影响,同时也反映了当前对异种钢焊接,尤其是DMWJs高温服役性能的认识仍存在不足。为深入解析DMWJs的早期失效原因,回顾并总结了国内外近20年对9-12% Cr钢/镍基合金、9-12% Cr钢/奥氏体耐热钢DMWJs在高温蠕变、高温疲劳等高温力学性能方面的研究结果;分别从环境温度、加载应力、DMWJs的热力学特性、焊接残余应力、微观组织演变等方面,总结了不同因素对DMWJs高温断裂模式和断裂特征的影响,详细阐述了DMWJs在高温蠕变和疲劳条件下的断裂机理,归纳了当前较流行的高温断裂损伤物理模型及其发展应用。最后,本文建议了两种较为有效的可改善接头高温力学性能的方法,并对未来的研究方向进行了建议和展望。     

P92钢蒸汽管道焊接接头中两裂纹相互作用的有限元分析

P92钢蒸汽管道焊接接头中易出现裂纹等缺陷,严重威胁着超超临界机组的安全运行,采用ANSYS Workbench软件建立了焊接接头中两半椭圆表面裂纹的有限元模型,并研究了两裂纹间距和次裂纹尺寸对主裂纹前缘应力强度因子的影响规律。研究结果表明,对于两共面的轴向裂纹和两共面的环向裂纹,次裂纹的存在增大主裂纹前缘的应力强度因子,而对于两非共面的轴向裂纹和两非共面的环向裂纹,次裂纹的存在则减小主裂纹前缘的应力强度因子,且这种作用随两裂纹间距的减小或次裂纹尺寸的增大而增强。对于中心连线与轴线平行的轴向与环向裂纹,当形状因子a/c=0.4时,环向裂纹的存在对轴向裂纹前缘应力强度因子的影响不大;但轴向裂纹的存在却增大环向裂纹前缘的应力强度因子,且这种作用随两裂纹间距的减小或轴向裂纹尺寸的增大而增强。当a/c=1.0时,一条裂纹的存在增大另一条裂纹前缘的应力强度因子,且这种作用随两裂纹间距的减小而略有增强;增大环向裂纹尺寸,其增大轴向裂纹前缘应力强度因子的作用略有增强;轴向裂纹尺寸对环向裂纹前缘应力强度因子的影响则取决于两裂纹间距。     

超超临界锅炉管用T92／P92钢研究进展

四2／P92钢凭借优异的综合性能,现已成为超超临界机组锅炉主蒸汽管道的主要用钢。综述了近期国内外学者对T92／P92钢的研究概况,重点总结了材料的原始组织状态、蠕变或时效过程中的相变过程、材料强化机理、蠕变寿命预测及长时蠕变强度过早降低的原因,并对今后该领域的一些研究工作进行了展望。     

P91/P92钢焊接接头超声波检测方法研究

超声波在P91/P92与碳钢中传播声速不一样,造成利用碳钢试块校准的超声波仪器在P91/P92管道焊接接头进行超声波检测时存在水平及垂直定位不准确的现象,通过理论分析及试验对比可以对P91/P92管道焊接接头缺陷进行精确定位。     

P92钢焊接接头易出现的问题和焊接工艺要求

从P92钢焊接接头易出现的问题入手,提出了一些防范措施,分析了P92钢焊接的工艺要求,为今后研制P92钢焊接技术策略做好了技术保障。     

大型火力发电厂超超临界机组主蒸汽管SA335-P92钢焊接工艺研究

简述了超超临界机组主蒸汽管SA335-P92钢的性能特点,分析其焊接特性,详细介绍了焊接工艺措施,通过严格执行施焊工艺,控制现场施工环境,可以获得满足使用性能要求的焊接接头.     

超超临界机组锅炉用T91钢蒸汽采样管焊接接头开裂的原因

某火电厂超超临界机组锅炉用T91钢蒸汽采样管焊接接头在使用约4 200h后出现了开裂,通过宏观检验、显微组织分析、拉伸试验、拉伸断口分析以及硬度检测等对开裂的原因进行了分析。结果表明:在焊接接头靠近母材的热影响区中,马氏体组织出现典型的索氏体化,粗大的析出相(Laves相和M_(23)C_6相)在晶界上呈链状分布,导致该区域的强度和硬度降低,并引起晶界弱化,在高温和多向应力的共同作用下该区发生开裂。     

P91/P92钢管焊接接头表面裂纹磁粉检测工艺探讨

为防止钢管道工厂化预制模式下裂纹出现在焊接接头表面,文章在分析P91/P92钢焊接接头表面裂纹成因及特点后,提出解决磁粉检测的方案。     

P91／P92钢管焊接接头表面裂纹磁粉检测工艺探讨

P91／P92钢管道工厂化预制模式下,其焊接接头易产生表面裂纹,本文针对P91／P92钢焊接接头的表面裂纹的生成原因和特点,提出了工厂化预制模式下磁粉检测的解决方案。     

超超临界锅炉管道用T92/P92钢蠕变性能

T92/P92钢高温力学性能优异,是超超临界火力发电机组的高温锅炉管道、汽轮机关键部件的理想选材。该钢可以在580~625℃之间使用,为了确保发电机组的安全运行,研究T92/P92钢高温长时服役条件下的力学性能变化是非常必要的。分析、总结了T92/P92钢高温长时作用下的蠕变力学特性以及各国学者对T92/P92钢蠕变性能研究的发现和进展。     

焊后热处理对P92钢焊接接头显微组织和力学性能的影响研究

P92钢是在P91钢的基础上微调元素成分得到的美标马氏体耐热钢。该种金属材料在各类高压蒸汽管道中有广泛应用。相较P91钢,P92钢增加了钨元素和硼元素,同时在元素成分比例方面提升了钨元素和钼元素含量。通过元素比例的调整P92钢在耐高温以及耐腐蚀性上优于P91钢。在加工过程中,由于进行了元素比例调整,因此其高温蠕变断裂强度获得提升。以超超临界压发电机组主蒸汽管道为例,使用P92钢能够在保障强度、耐高温性、耐腐蚀性的基础上降低管道整体重量,在不改变基础结构设计的前提下有效提升整体应用效果。合金材料显微组织情况及其力学性能直接影响该材料在实践应用中的整体效果。P92钢在加工处理过程中,需要应用到焊后热处理技术,对该材料进行研究时应重点分析,经焊后热处理后P92钢在焊缝部位的纤维组织以及力学性能情况。     

在役P92钢蒸汽管道焊接接头中缺陷的研究

超超临界火力发电技术是一种清洁高效的发电技术,它可使机组在更高的工作温度和蒸汽压力下运行,从而有效地提高机组热效率,减少燃料的消耗和有害气体的排放,故近年来得到了迅猛发展。P92钢以其优异的抗蠕变、抗氧化和耐腐蚀性能,较高的高温强度和导热率,良好的焊接性能,以及较低的热膨胀系数被广泛用作超超临界发电机组主蒸汽管道和再热蒸汽管道。但由于该钢合金含量高,焊接时熔池黏度较大,流动性相对较差,故其焊接接头易出现裂纹等缺陷,严重威胁着超超临界机组的安全运行。为了保障超超临界机组的安全运行,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对1 000 MW超超临界发电机组P92钢再热蒸汽管道焊接接头中出现的缺陷以及显微组织对缺陷形成的影响进行深入的研究,结果表明:焊接接头中有大量圆形或椭圆形的白色斑点,其中一些斑点内有呈放射状分布的发丝状裂纹,且白色斑点处富钼,白色斑点多的区域氢的质量分数明显高于无白色斑点区域,表明这些缺陷为氢致裂纹(即白点)。与无白点区域相比,白点多区域马氏体板条更细密,板条形态保持得更好,析出相尺寸更小,表明白点更易在马氏体回复程度低的区域产生。     

P92钢多层多道焊接接头残余应力的有限元模拟

采用考虑固态相变的热-冶金-力学耦合有限元模拟方法,使用SYSWELD软件研究了P92钢多层多道焊接接头的温度场及残余应力场;观察了接头截面形貌,采用盲孔法测试了残余应力,并对模拟结果进行了验证;采用该有限元模拟方法分析了焊接过程中残余应力的变化。结果表明:模拟得到的接头截面峰值温度分布形状与试验得到的接头截面形貌相吻合,说明有限元模拟可以较好地还原实际焊接过程中的热输入情况;模拟得到的接头残余应力沿焊缝中心呈对称分布,与试验结果吻合较好,说明该有限元模拟方法可以准确地预测P92钢多层多道焊接接头的残余应力;在多层多道焊接过程中焊缝及热影响区的部分金属在经历后续热循环时发生软化,导致残余应力消失,并在冷却阶段发生残余应力的重新分配。     

显微组织对P92钢蒸汽管道焊缝区蠕变裂纹扩展速率的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对1000 MW超超临界发电机组P92钢再热蒸汽管道焊缝区的显微组织及其对蠕变裂纹扩展速率的影响进行了深入的研究。结果表明,试验用P92钢蒸汽管道焊缝区为回火马氏体组织,其组织极不均匀,主要表现在马氏体的回复程度相差较大。马氏体回复程度越低,板条形态保持得越好,板条越细密,蠕变裂纹扩展速率就越小。在焊缝区,原奥氏体晶界、马氏体板条界及亚晶界上主要分布有两种析出相,即富含钨、钼的Laves相和富含铬的M_(23)C_6型碳化物;而在焊缝区晶体内部除有上述两种析出相外,还有富含钒、铌的MX型碳化物,且Laves相总伴生在M_(23)C_6型碳化物处。     

国产P92钢的蠕变裂纹扩展行为研究

对国产P92钢开展了600℃蠕变试验,得到了蠕变变形曲线、蠕变指数和蠕变延性等,再在600℃进行蠕变裂纹扩展行为试验研究,得到了蠕变裂纹萌生时间和蠕变裂纹扩展速率与蠕变断裂力学参量C^*的关系,将国产P92钢的性能与BS 7910数据进行比较,评估NSW模型的预测效果,计算得到材料的蠕变断裂韧性。结果表明,蠕变裂纹萌生时间和蠕变裂纹扩展速率与蠕变断裂力学参量C^*之间有较好的双对数线性相关性。国产P92钢的蠕变裂纹扩展性能优于BS 7910中9%Cr钢的平均性能,NSW模型的平面应力预测结果与试验数据接近,材料的蠕变断裂韧性随着服役时间的增大逐渐降低。该研究结果可以用于评估长期服役高温结构的安全性。     

锅筒管接头焊缝焊接氢致延迟裂纹的返修

某锅炉厂制造的锅筒 ,其壳体材质为P3 5 5GH ,厚度 1 0 0mm ,管接头材质为 2 0钢 ,规格为 43 8mm×80mm ,在管接头和壳体的对接焊缝焊后用超声波探伤时 ,在近焊缝表面及其内部出现了断续的微裂纹。一、缺陷分析该产品环焊缝在焊后热处理后对接头进行1 0 0 %UT检验时出现裂纹 ,说明裂纹不是在焊后立即出现 ,而是在焊后一段时间出现 ,具有延迟性。进一步取样分析 ,证实缺陷性质为“氢致裂纹”。二、缺陷产生的原因众所周知 ,钢种的淬硬倾向、焊接接头的含氢量及其分布、焊接接头的应力状态是产生焊接冷裂纹的三大主要因素。它们相互作用 ,相…     

超（超）临界机组用T／P92钢焊缝金属的高温性能及对其蠕变数据的分析

现阶段,煤的燃烧仍然是我们获取成本相对较低的电力资源的主要途径。目前,全球大约40％的电力是由燃煤电站提供的。但是,传统燃煤电站的运行要排放出比其他发电方式高得多的对环境有害的气体,如CO2、NOx和SOx等。如何降低这些有害气体的排放量一直是摆在各国材料和电力工业界面前的主要挑战之一。超（超）临界（Ultra Super Critical,USC）发电技术使机组能够在更高的工作温度和蒸汽压力下运行,从而在有效提高燃煤电站工作热效率的同时,减少了燃料的消耗,降低了有害气体的排放,特别是温室气体的排放。随着新材料研究开发的顺利进展,USC机组的主蒸汽管道、锅炉集箱以及过热器／再热器等重要部件的主要材料已由T／P92代替了初期使用的T／P91钢。