T91焊接.doc

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