TP347H与T91焊接管接头工艺试验

对TP347H、T91异种管接头在平焊位置的焊接接头进行了工艺试验.确定了焊接工艺参数,对接头进行拉伸、弯曲、冲击等性能试验和应力腐蚀实验,并分析了接头组织.结果表明:采用钨极氩弧焊(TIG)的接头性能优于TIG焊打底焊条电弧焊盖面的接头性能.该试验结果对于火电厂异种管接头的连接具有较大的实用意义.     

TP347H钢高温水蒸气氧化研究

研究了在600MW超临界机组屏式过热器TP347H管运行5000h后的高温蒸气氧化层。通过分析蒸气氧化层成分、相结构以及Cr的分布,并结合高温水蒸气存在的情况下氧化膜生长速度,提出了高温蒸气氧化层的形成机理。由Cr的扩散探讨了晶粒尺寸对TP347H管抗高温蒸气氧化性能的影响。结果表明:CrO2(OH)2的挥发导致了外层Fe的氧化物的形成,FeCr2O4内层的形成能够有效减缓蒸气氧化进程,进入稳态氧化阶段后氧化层厚度将保持不变;同时,随晶粒尺寸的减小TP347H的抗蒸气氧化性能提高。     

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.     

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...     

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。     

国产TP347HFG钢的水蒸汽氧化行为研究

借助自制的蒸汽氧化装置,在650℃下对三种不同晶粒度的TP347HFG瓦片状试样进行不同时间的模拟蒸汽氧化试验,利用光学显微镜、扫描电镜、能谱和X射线衍射等分析方法,研究了管样内壁的氧化层形貌、成分和相组成．结果表明：在本文试验条件下,晶粒度均匀的试样形成的氧化层厚度均匀,晶粒细化有利于提高钢的抗水蒸汽氧化性能．因而,...     

蒸汽量对T91钢高温氧化动力学的影响

利用热分析天平连续称重法对T91钢的高温蒸气氧化动力学进行研究。结果发现:不同蒸汽量时,T91钢在550～600℃的氧化动力学曲线的抛物线规律不变,腐蚀量的差异可忽略;650～680℃的氧化动力学曲线在氧化初期完全吻合,氧化进入慢速阶段后,蒸汽量大时曲线仍遵守抛物线规律,蒸汽量小到200 mL.h-1左右时遵守直线规律;750℃的慢速氧化阶段动力学曲线均为直线规律,此时氧化量随蒸汽量的增加而增加。另外,T91钢在空气中的抗氧化性比在蒸汽中的好。     

T91钢高温空气氧化动力学及层脱落机理

通过扫描电镜对T91钢高温空气氧化层的形貌进行观察,利用X-Ray物相分析仪测试了氧化层的物相结构,利用热天平连续称重法对T91钢高温空气氧化速率进行测定,并分析了氧化层的脱落机理.结果表明:T91钢高温空气氧化的动力学曲线符合对数规律,氧化速率低于1级完全抗氧化性的标准;氧化层脱落的机理是界面裂纹和氧化层弓出弯曲破裂和剥落,也可以是氧化层内纵向裂纹的不穿透破裂剥落.     

T91钢高温水蒸汽氧化层形成机理研究

为了研究T91钢高温高压水蒸汽条件下锅炉管道内壁氧化层的形成机理,对T91钢锅炉再热器管内壁高温高压水蒸汽条件下的氧化层形貌进行观察,利用X-Ray物相分析仪测试氧化层的物相结构.结果表明:T91钢在高温高压水蒸汽环境下产生的氧化皮内层为极薄且含有大量阳离子空位的单相无晶界CrFe 2O 4(阳离子空位约为37%)非晶体结构:中层为较厚的单相CrFe 2O 4细等轴晶和在其上生长的粗柱状晶结构:外层为Fe 3O 4-Fe 2O 3的细等轴晶和在其上生长的粗柱状晶结构.     

TP347H/钢102异种钢的焊接

在上世纪80～90年代早期安装的125,200MW火力发电厂,现还在役的机组中锅炉过热器、再热器在运行时,由于局部超温经常出现爆管现象,而当前又出现了新材料.为了机组的安全可靠运行,在检修时,需要将原有贝氏体钢(如钢102等)局部更换成奥氏体热强不锈钢(如TP347H),这样就遇到了奥氏体热强钢和贝氏体耐热钢异种钢焊接时的疑难问题.本文结合海南海口华能电厂125MW机组检修的工程实例,采用Ni基焊丝氩弧焊工艺,对6#炉屏式过热器局部更换(钢102/TP347H)进行焊接.焊口焊后经100%射线探伤一次合格率达97.97%.实践证明,TP347H/钢102异种钢焊接时,采用Ni基焊材作填充材料全氩弧焊工艺是合适可行的,可为同类工程提供一定借鉴价值.     

高温再热器用T23/TP347H异种钢管接头失效分析

针对某600 MW超临界机组锅炉运行约40000 h后,高温再热器T23/TP347H异种钢管接头出现的开裂泄漏失效情况进行了理化分析。结果表明,异种钢管焊接接头的失效原因主要是由T23钢管焊接热影响区再热裂纹引起的,裂纹沿钢管周向分布,起裂于T23侧热影响区的粗晶区,沿晶界扩展,呈典型的脆性断裂特征。     

T91钢高温水蒸气氧化动力学研究

利用热分析天平连续称重法和线性回归分析,对T91钢高温水蒸气氧化动力学进行了研究。结果表明,T91钢在550℃、600℃和650℃时的水蒸气氧化动力学遵守y^2=kt＋c二次抛物线规律;在700℃和750℃时遵守y=kt＋c的双直线规律。     

TP347H钢焊接接头微观组织及断口形貌分析

采用了ER316L和H1Cr18Ni9Ti焊丝对TP347H钢的焊接性进行了研究,测试了焊接接头在常温下的力学性能,对焊缝金属和热影响区进行微观组织观察,并对冲击试件进行了SEM断口形貌分析.发现氧化物等杂质容易聚集在热影响区,内充氩不当在焊缝根部极易形成氧化裂纹,焊接参数大容易引起焊缝区未熔合,在启裂处有脆性断裂迹象.通过分析对TP347H钢的焊接性及工艺参数有了更清楚的认识,对大参数火电机组和核电机组材料的焊接具有一定的帮助.     

电站用T22及与T91管高温蒸汽氧化的失效分析

对T22、T91钢锅炉再热器管高温水蒸气氧化失效进行分析;利用能谱分析仪测试分析氧化皮截面合金元素的浓度变化.结果表明:T22、T91钢管在高温蒸汽环境下产生的氧化皮恶化其传热性能,导致管壁有一定的超温现象;氧化皮可分为双层结构,内层为含Cr的保护性氧化膜,外层主要为Fe2O3氧化物,内外层之间存在着大量的细小空洞缺陷;外氧化层有较明显的剥落,剥落的外氧化层聚集在弯头处导致管壁的过热、过烧,从而导致爆管.     

高温空气介质下T91钢氧化动力学研究

用热分析天平连续称重法和线性回归分析对高温空气介质下T91钢氧化动力学进行研究。结果表明，T91钢在650、675℃时的水蒸气氧化动力学遵守三次抛物线规律；在700℃和750℃时遵守双直线规律。     

T91钢高温过热器内壁氧化皮的失效分析

对T91钢锅炉高温过热器的氧化皮保护性能的失效进行分析;利用扫描电镜观察管内壁氧化皮的微观结构和形貌特点,利用能谱分析仪和X射线衍射仪测试分析内壁氧化皮截面合金元素的浓度变化和物相组成。结果表明：T91钢氧化皮分为内、中、外3层氧化物,其内层为结构致密的富铬尖晶石结构氧化物,中间层主要是结构疏松、多空隙的氧化物,最外层为Fe₂O₃氧化物,氧化层有明显的剥落痕迹,合金元素在氧化层的分布呈现出明显的扩散、富集、迁移现象。而氧化层的结构和保护性能主要由两种不同的氧化机理影响,当水汽中含有溶氧,氧化层被溶氧过氧化,破坏了氧化层的结构。而管材的超温运行,其化学本质就是氧气氧化,超温即是加氧。     

不同Cr、Ni含量下TP347H钢的热力学平衡相

利用Thermo-Calc软件模拟计算了不同含量Cr、Ni的TP347H钢的平衡相组成。结果表明,原始TP347H钢随着温度升高,析出相M23C6、MX相和σ相的含量逐渐减少,700 ℃时析出相中主要为MX相和σ相。不同Cr、Ni含量TP347H钢中,随着Cr含量的升高,相图中主要生成相有向右移动的趋势,Cr是促进σ相析出的元素,Ni是抑制σ相析出的元素。     

高温再热器SA-213TP347H钢管裂纹原因分析

通过结构分析、断口检查、硬度测试、抗拉试验、显微组织观察及能谱分析,对电厂高温再热器SA-213TP347H钢管进行裂纹原因分析。结果表明:高温再热器在运行中容易晃动,裂纹处于管夹挤压的凹坑;裂纹处管材的拉伸性能、硬度均符合ASME A213/A213M对SA-213TP347H钢的要求;显微组织为奥氏体和沿晶界分布的含Cr碳化物,裂纹是沿晶裂纹,由管外壁向管内扩展;裂纹处腐蚀产物均含有O、S等非金属元素。分析表明:产生裂纹的原因是由于管夹挤压管道,同时管道结构易晃动,增加了挤压变形处的应力,促进了含Cr碳化物沿晶界析出,形成贫Cr区而导致晶界弱化,并在腐蚀性介质的作用下,导致晶间应力腐蚀开裂。     

管式加热炉用TP347H与P5炉管异种钢GTAW焊接工艺研究

针对ASME SA312 TP347H奥氏体不锈钢管与ASTM SA335 P5铁素体耐热钢管的异种钢焊接存在金属稀释、碳迁移和残余应力等问题,在考虑稀释影响的基础上,选择ER309和ERNiCr-3两种焊接材料根据是否焊后热处理以及是否堆焊隔离层制定了6种焊接工艺方案,并通过焊接试验、力学性能试验和金相检验,对比分析了不同工艺下焊接接头的性能。结果表明：外观检查和RT结果均符合相关标准要求;所有试件的抗拉强度均达到标准规定的415 MPa以上,其中最大值达到505 MPa,且断后伸长率在25%以上,TP347H侧热影响区的冲击吸收功平均值为54.0～70.5 J,均满足标准规定;直接焊接法未经焊后热处理的焊接接头P5侧母材热影响区附近硬度超标,而经焊后热处理的焊接接头硬度值均满足标准要求;经焊后热处理的焊接接头碳扩散更明显,而采用ERNiCr-3焊丝进行堆焊隔离层,并进行后热处理的焊接接头碳扩散程度最小。综合分析,ERNiCr-3堆焊隔离层+后热工艺方案得到的焊接接头性能最佳,满足标准要求,且无需进行焊后热处理,更适合现场焊接。