论文部分内容阅读
国内外火力发电厂为了降低温室气体及有毒气体的排放,减少污染,提高资源利用率,建设大容量超(超)临界机组是必然的趋势。我国将超超临界机组主要工作参数设定为蒸汽压大于25 MPa,蒸汽温度高于580℃。因此,对超(超)临界机组金属材料提出了更高的要求。以T92、HR3C和TP347H为代表的新型马氏体、奥氏体耐热钢是超(超)临界机组过热器、再热器的主要材料,因此,在超(超)临界机组建设工程中,这些不同类型钢管的焊接将不可避免。开展T92与HR3C、TP347H异种钢焊接接头组织结构及其力学性能的研究,对于优化新型耐热钢异种钢焊接工艺,评价接头运行的可靠性均具有重要意义。
本文选用ERNiCr-3和ERNiCrMo-3两种镍基焊丝,实施T92／HR3C和T92／TP347H异种钢管的焊接。着重就焊接接头的显微组织结构、室温力学性能以及焊后热处理对接头组织结构及力学性能影响等方面展开研究工作,进而优化异种钢焊接工艺。开展T92／HR3C和T92／TP347H异种钢接头650℃长时间的高温时效,研究时效过程中异种钢接头组织结构及力学性能的变化规律,作为评价该异种钢接头可靠性的依据。
T92／HR3C异种钢接头焊缝为胞状树枝晶组织,T92侧热影响区(HAZ)主要由过热区、粗晶区及细晶区构成；HR3C侧HAZ没有明显的晶粒长大现象,但晶界、晶内有碳、氮化物析出。ERNiCrMo-3焊接接头的强度、塑性及硬度较高,拉伸断裂位于T92母材；而ERNiCr-3焊接接头强度、硬度较低,但冲击韧性较高,拉伸断裂位于焊缝。760℃、30 min焊后热处理,有助于改善两种焊接接头的综合力学性能。焊后热处理ERNiCrMo-3焊接的T92／HR3C接头的拉伸断裂都发生在T92母材。高温时效导致T92侧HAZ及母材中碳化物的形态生变化,HR3C侧HAZ脆化严重,其冲击断口呈沿晶断裂的断口特征。随时效时间的增加,接头各位置的韧性逐渐降低；其强度及T92侧HAZ及母材的硬度呈现先降低后升高,时效501 h后趋于稳定的现象。
T92／TP347H异种钢接头T92侧HAZ主要由过热区、粗晶区及细晶区构成；TP347H侧HAZ没有明显的晶粒长大现象,但晶界、晶内有碳化物析出。两种焊丝焊接的T92／TP347H异种钢接头拉伸断裂于TP347H母材,焊缝强度较高；ERNiCrMo-3焊接接头的强度高于ERNiCr-3焊接接头,但塑、韧性不如后者。750℃、30 min焊后热处理,有助于降低T92侧HAZ硬度,改善接头的综合力学性能。经650℃直到1600 h时效的ERNiCr-3焊接T92／TP347H接头的拉伸断裂位置均在TP347H母材。时效导致接头的强度呈现先大幅度降低,后逐渐增加,再趋于稳定的变化规律。时效时间增加到3000 h,焊缝中大量碳化物及金属间化合物析出聚集,导致焊缝强度、韧性降低,接头拉伸断裂位置位于焊缝处,断口中胞状组织间界成为裂纹扩展的主要路径。同时,长时间时效导致T92母材中析出的碳化物数量逐渐增多,尺寸增大,并且沿晶界分布,韧性大幅降低。