P91钢和TP347H钢焊接接头综合力学性能的影响.doc

重丝骥恭 乙烯工业2008，20(4)10～13 EIHⅥENE INDUSIRY 焊后热处理对P91钢和TP347H钢焊接接头 综合力学性能的影响 黄嗣罗，陈宗强 (茂名重力石化机械制造有限公司，广东茂名，525024) 摘要：对P91钢和TP347H钢焊接接头在焊态和720 oC、760 qc、800 oC和l 050 oC x2 h空冷等焊后 热处理工艺下的试样进行了拉伸、弯曲、冲击、硬度等常规力学性能试验和高温持久强度试验研究。研究 结果表明，合适的热处理规范可以提高P91+Tff347H异种钢焊接接头的拉伸及弯曲性能，对冲击性能及 硬度没有大的影响。经热处理后的焊接接头试样比未经热处理的具有更好的高温持久性能。得出了 P91+TP347H异种钢焊接的最佳工艺方案是采用TIG焊，并进行焊前预热和焊后760 oC×2 h空冷时效处 理。 关键词：异种钢焊接；焊后热处理；力学性能；焊接规范 早期的焊接主要是同种材料之间的焊接，随 题[9|。从焊接接头力学性能的角度，采用试验手 着新结构、新设备的不断涌现，新材料、新工艺的 段，寻求焊后热处理工艺对P91和TP347H异种钢 应用日益广泛，对各类工程构件的性能，包括拉伸 焊接接头性能的影响规律。 强度、弯曲性能、低温韧性、硬度、高温持久强度 等? 1，均提出了更高的要求。在某些情况下，任何 1试验材料及方法 一种金属材料都不可能完全满足使用要求。因 1．1试验材料和试样 此，采用焊接方法制造异种钢复合零部件日益受 试验选用P91、TP347H作为母材，60。单面V 到人们的重视【2|。异种钢焊接技术虽然有较长的 型坡口对接焊，填充ERNiCr一3焊材，母材和焊材 研究历史[3’4』，但要想获得性能优良的异种钢焊接 的化学成分见表1。使用全手工氩弧焊，焊接工艺 接头却是较为困难的。由于不同金属的化学成 参数见表2。试验中，对P91钢和TP347H不锈钢 分、组织结构、力学性能及物理性能的差异，异种 焊接接头的一组试样分别进行720 oC、760℃、800 钢焊接比同种钢要复杂得多。从20世纪40年代 cc和1 050℃X2 h空冷的热处理。对热处理后的 开始，随着乙烯裂解装置向大规模、高参数发 接头按照《焊接接头机械性能试验取样法》(GB／ 展[5]5，异种钢焊接接头得到了广泛的应用。这是 T2649— 1989)切取试样，并对应分别命名为A、B、 因为在不同温度区段采用不同品级的材料具有明 c、D试样。未做热处理的试样命名为E。在结果 显的经济效益，这也极大地推动了异种钢焊接技 中用ss表示TP347H奥氏体不锈钢；P91表示P91 术的发展。 钢；W表示焊缝区；HAZ— SS表示TP347H不锈钢 P91钢是一种改进型的9Cr一1Mo钢16,7 J，由于 侧的热影响区；HAZ— P91表示P91钢侧的热影响 其良好的综合性能和低廉的价格使得该钢种逐渐 替代价格昂贵的奥氏体不锈钢TP304H、TP347H， 收稿日期：2008— 03— 31。 而在乙稀裂解装置中得到广泛应用旧J。但P91和 作者简介：黄嗣罗(1969一)，男，公司董事，西安交通大学硕士 TP347H异种材质的焊接工艺、焊接方法的选择和 研究生，主要研究方向为金属材料的焊接性及焊接力学分析， 焊后热处理等一直是迫切需要解决的焊接技术难 在国内核心期刊发表论文20余篇，高级工程师。 万方数据  第20卷 黄嗣罗等．焊后热处理对P91钢和TP347H钢焊接接头综合力学性能的影响 区；LOF— P91表示P91钢侧的熔合线；LOF— SS表 示TP347H不锈钢侧的熔合线。 表1母材和焊材的化学成分 W，％ P91钢和TP347H钢的化学成分 材料 C Mn Si S P Cr Mo V Ni Nb N P91 SA335标准 O．08～O．12 O．30～0．印 O．20～O．50 ≤ O．01 ≤ O．02 8．00～9．50 O．85～1．晒 0．18～0．25 ≤ 0．40 O．∞～0．1C 0．∞一0．07 实测 0．080 0．410 0．3lO O．003 0．015 9．180 O．960 0．170 O．090 0．092 0．056 TP347H JIS G3459 ≤ 0．08 ≤ 2．00 ≤ 1．00 ≤ 0．03 ≤ O．04 17．O～19．O 9．0— 13．0 ≥ 10×Coh 实测 0．060 1．610 0．400 O．01l 0．033 17．470 9．360 0．600 ERNiCr一3焊接材料的化学成分 表2焊接工艺参数 焊接速度／ 线能量／ 焊道 焊接方法 焊材牌号 焊丝直径／mm 焊接电流／A 焊接电压／v 电流种类极性