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T91焊接要点

T91+12Cr1MoV异种钢焊接工艺的试验研究 张伦,袁启民,张怀增 (马头发电总厂,河北邯郸056044) ??? 摘? 要:文章对T91+12Cr1MoV异种钢焊接工艺问题进行了研究,并对有关焊接工艺简化的可能性进行了探讨,通过对比试验和试验验证,提出了简单实用、可指导实际施工的焊接工艺。采用该工艺指导实际生产获得了良好的效果。 ??? 关键词:金属材料;异种钢焊接;工艺试验;T91钢;12Cr1MoV钢?? 1试验材料 1.1母材 ??? T91钢是在ASTM A213-T9钢的基础上,降低含碳量,添加微量Nb、V合金化,并控制含N量得到的。允许使用于壁温≤625 ℃的锅炉过热器及高温再热器,该钢具有较大的冷裂倾向,焊接时可能产生冷裂纹和热裂纹。 ??? 12Cr1MoV钢属珠光体低合金热强钢,该钢具有较高的热强性能和持久塑性,可用于壁温≤580 ℃的锅炉受热面管,该钢的焊接性良好,对于壁厚较小的小径管,焊前不预热,焊后不热处理。T91钢和12Cr1MoV钢的化学成分见表1、表2,常温机械性能见表3。 1.2T91钢的异种钢接头裂纹敏感性分析 ??? T91异种钢的焊接具有以下性能[2]: ??? a. T91钢和T22、G102、TP347 3种异种钢焊接接头对热裂纹不敏感,抗裂性能良好。 ??? b. T91钢对再热裂纹不敏感。 ??? c. T91钢碳当量高,淬硬倾向大,T91异种钢焊接接头的冷裂纹倾向与同质材料焊接接头相当,通过一定的工艺措施可以避免产生冷裂纹。 1.3焊接材料 ??? 分别选用高、低匹配的2种类型的焊接材料进行对比试验,一种是与T91钢相匹配的焊丝,即TIG-9CrMoV(N)焊丝;另一种是与12Cr1MoV钢相匹配的焊丝,即TIG-R31焊丝,试验用母材和焊丝的化学成分见表4[3]。 1.4焊接方法 ??? 不同的焊接方法对焊缝的韧性影响较大,采用氩弧焊焊接方法,焊缝具有优异的塑性和韧性[4],因此选用全氩弧焊焊接方法。 2T91+12Cr1MoV异种钢焊接工艺 2.1焊接工艺 ??? 3焊接接头试验 ??? 对焊制的T91+12Cr1MoV异种钢焊接接头经X—射线探伤合格后,按焊接工艺评定规程的要求,制取拉伸、弯曲、金相、高温短时拉伸试样。 3.1T91+12Cr1MoV异种钢机械性能试验 ??? 试验结果见表6。焊接接头的抗拉强度均高于T91+12Cr1MoV异种钢焊接接头的规定值,但12Cr1MoV钢侧经保温1 h热处理后,母材抗拉强度下降比较多,使12Cr1MoV钢的抗拉强度接近该钢的下限,因此有必要对焊后热处理的时间进行研究。 ??? 取12Cr1MoV钢母材、T91+12Cr1MoV异种钢焊接接头,热处理保温时间分别为30 min和40?min进行对比试验,试验结果见表7。 ??? 由表7可知,焊后热处理保温时间30 min就可以满足性能的需要。因此焊后热处理的保温时间选用30 min,1 h的保温时间较长。 3.2弯曲试验 ??? 对T91+12Cr1MoV异种钢焊接接头进行了弯曲试验,试验结果见表8。 ??? 从表8弯曲试验结果看,用高匹配的焊丝,焊后不热处理,弯曲试验不合格,因此用高匹配的焊丝焊接T91+12Cr1MoV异种钢焊接接头,焊后必须进行热处理。用低匹配的焊丝焊后热处理和不热处理,弯曲试验均合格。 3.3金相分析 ??? 对T91+12Cr1MoV异种钢焊接接头按不同的工艺方案进行了金相组织分析(热处理试样的保温时间为30 min),T91钢的母材组织为索氏体;12Cr1MoV钢的母材组织为铁素体+珠光体。T91+12Cr1MoV异种钢焊接接头各区的显微组织比较见表9。 ??? 从表9可以看出,无论是采用高匹配的T91钢焊接材料,还是低匹配的12Cr1MoV钢焊接材料,在金相组织上没有大的区别,但焊后热处理都使焊缝及热影响区组织得到了改善,焊缝由马氏体或柱状铁素体加珠光体转化为回火马氏体或索氏体,T91钢侧的热影响区组织由马氏体转变为索氏体,12Cr1MoV钢侧的热影响区由铁素体加珠光体转变为索氏体。 3.4短时高温拉伸试验 ??? 在使用不同的焊接材料及是否热处理的条件下,对T91+12Cr1MoV异种钢焊接接头进行了高温短时拉伸试验,以进一步比较该焊接接头焊后的高温性能,试验结果见表10。 ??? 由表10可知,无论是高匹配的还是低匹配的焊接材料,高温短时拉伸试验结果都断裂在12Cr1MoV钢母材侧,因此从焊材上考虑,选用低匹配的焊接材料就可以满足焊接接头的性能要求。另外,焊后是否热处理对高温性能影响不大,这可通过进一步的试验来验证焊后不热处理的可能性,以简化焊接工艺。 4结论 ??? a. 选用高匹配的焊接材料

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