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T23钢是针对电站锅炉再热器、过热器用管材的发展要求而设计出来的新型耐热钢。宝钢在2002年成功研制出了国产T23钢,并受到国内各大锅炉厂的欢迎。但到目前为止,对国产T23钢焊接接头组织及力学性能的研究还欠深入,对其焊接接头是否需要进行焊后热处理没有定论。 本文采用常温冲击及光镜、扫描电镜等试验和分析方法,研究了焊后热处理工艺对国产T23钢焊接接头显微组织和力学性能的影响;采用焊接热模拟技术获得过热区试样,对其进行高温短时拉伸试验,得出过热区在不同热输入下高温再热性能,并对其再热裂纹敏感性进行了研究;同时利用ANSYS有限元软件对T23钢含Ⅴ型缺口受拉圆棒的塑性应力场进行了数值模拟。 研究结果表明: (1)国产T23钢在试验条件下需要进行焊后热处理。740℃和760℃回火后,接头冲击韧性达到较好水平。 (2)焊态下T23钢焊缝为粒状贝氏体和少量铁素体组织,经高温回火,不稳定M/A小岛分解,微细析出物增加,740℃和760℃回火后,为回火贝氏体和少量铁索体组织。焊态下的过热区为贝氏体和少量板条马氏体组织,随回火温度的提高,板条马氏体转变为回火索氏体,经740℃和760℃回火后,得到回火贝氏体和少量回火索氏体组织。 (3)单次热循环作用下,低热输入下的过热区高温短时拉伸性能较好于高热输入。 (4)高温短时拉伸试验时,高温再热使得晶界结合力相对弱化,并由于应力的作用,在晶界处最先形成孔洞核心,分散的孔洞不断长大,并连接成小片形成微裂纹,最终导致沿晶脆断;国产T23钢再热裂纹非常敏感,720~740℃为再热裂纹最敏感温度区间。 (5)含缺口圆棒在单向拉伸条件下,试样缺口尖端附近处于多向应力作用状态,产生了“缺口强化”效应,等应力线呈不规则状由缺口尖端向外扩散;环境温度对T23钢缺口敏感性产生了重要影响。