P92钢焊缝金属高温时效后的组织、性能试验研究.pdfVIP

超（超）临界锅炉用钢及焊接技术协作网第三次论坛大会论文集 P92钢焊缝金属高温时效后的 组织、性能试验研究 1 2 2 2 2 2 2 梁军 李太江 刘福广 姚兵印 李巍 王彩侠 唐丽英 （1. 神华国华（北京）电力研究院有限公司，北京，100069；2. 西安热工研究院有限公司，陕西西安，710032） 摘要：本文主要通过光学金相显微镜、扫描电子显微镜及力学性能测试研究了 P92 钢焊缝金属高温时效后的冲击韧性 变化。光学金相及扫描电子镜的组织观察结果都表明，650℃时效 1000h 后，P92 钢焊缝区开始有明显的沉淀相沿晶界 及马氏体板条束界析出；时效至 5000h 后，沉淀相长大，密度增加。力学性能结果表明，P92 钢焊接接头 650℃时效 5000h 后，焊缝、热影响区的显微硬度略有下降，但降幅在 17HV 以内；时效 1000h 后 P92 钢焊缝区的室温冲击功就大幅下 降，时效 3000h 后，焊缝室温冲击功没有继续恶化，时效 5000h 后，焊缝冲击功基本稳定在 20J 以上。经过显微组织 分析和冲击断口的扫描电子显微镜观察，认为引起 P92 钢焊缝冲击功下降的主要原因是由于沿原柱状晶晶界及马氏体 板条束界析出粗大的 Laves 相造成的。 关键词：超超临界机组用钢；P92 ；焊缝金属；力学性能；时效脆化 为 Φ355×26mm。焊接方法采用手工钨极氩弧焊 1 前言 打底，手工电弧焊填充盖面，打底焊丝为 MTS 616，规格 Φ2.4mm，填充、盖面焊条选用 MTS P92 钢是在 P91 的基础上，降低了 0.5%Mo， 616，规格 Φ3.2mm；焊后采用履带加热器进行热 增加了 1.8%~2.0%W并添加少量B 开发而成的新 处理，热处理温度范围严格控制在 760℃~780℃ 型细晶高强韧性铁素体耐热钢，基于其高的蠕变 之间。试验用接头焊接、热处理、无损检验完毕， 断裂强度、良好的耐腐蚀性和抗氧化性、较小的 按照 DL/T868-2004 《焊接工艺评定规程》，在焊 热膨胀系数、良好的导热性和抗热疲劳性能，现 接试件上截取取样，进行拉伸、冲击、弯曲、硬 在被广泛应用于我国超超临界机组的主蒸汽管 度试验及金相组织检验。试验用接头热处理后的 道。P92 钢由于 W 元素的添加，使其时效脆化倾 力学性能检测结果如图 1 所示，从图 1 （a ）可以 向增强，650℃时效 3000h 后，母材冲击功就由 看出，焊接接头的全厚度拉伸试样的抗拉强度为 2 2 2 655MPa，高于 ASME SA335 中该材料的抗拉强 时效前的 220J/cm 下降到 70J/cm ~80J/cm ，而后 冲击韧性趋于稳定，而焊缝金属经过焊后热处理 度下限 620MPa；焊缝区、热影响区的布氏硬度 的冲击功本身不是很高，高温运行过程中熔覆金 范围为 203HB ~241HB，母材硬度为 200HB。过 属的时效脆化应该引起关注[1]。目前关于 P92 钢 去的研究结果表明，焊缝冲击功受室温温度的影 的时效脆化机理及时效过程中的组织演化规律 响较大，20℃下的室温冲击功较稳定，所以本冲