论文部分内容阅读
近年来随着能源短缺和环境保护意识的增强,国内对电站锅炉技术提出了更高的标准、更严的要求。过热器是电站锅炉中的重要部件,由于受热面各区域蒸汽温度不同,需要分别使用不同化学成分和组织性能的钢材,因此从经济角度出发,尤其按ASME规范设计制造时,国内外电站锅炉的过热器、再热器出口过渡段出现了大量的TP310H/T22异种钢的焊接。由于TP310H钢和T22钢的的物理性能和化学成分相差较大,故焊接接头的组织和性能的变化很复杂,但当前对TP310H/T22异种钢焊接接头的组织与性能的研究还很少。因此研究TP310H/T22异种钢焊接接头在不同填充材料下的显微结构和性能不仅可以制定出合理的焊接工艺,为获得综合性能良好的焊接接头提供关键的基础数据和理论依据,而且能够对确保锅炉的安全运行具有重要的现实意义。针对TP310H奥氏体不锈钢与T22铁素体耐热钢异种金属的焊接特性,文中采用钨极氩弧焊,选用ER309L、ER309LMo、ER310三种奥氏体不锈钢焊丝及ERNiCr-3、ERNiCrMo-3两种镍基焊丝作为填充材料进行异种金属的焊接。在大量焊接模拟试验基础上,优化了焊接工艺参数。焊后综合应用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射仪及常温力学性能试验等手段,研究了不同填充材料对T22/TP310H异种焊接接头的微观组织结构、成分分析、相结构及力学性能的影响。在T22-WM界面处三种奥氏体填充材料均存在一个过渡层,其中ER310过渡层宽度最小,而镍基填充材料无过渡层；焊缝金属的铁素体含量与填充材料中铬镍当量比值成正比关系,与冲击韧性成反比关系,TP310H-WM界面处奥氏体晶粒粗化现象均不明显。焊接接头的拉伸、弯曲性能均能满足实际使用要求。接头抗拉强度值均大于T22钢标准规定的最小抗拉强度,断裂位置均在T22母材,拉伸断口呈典型的韧性断裂特征。同时,面弯和背弯在焊缝和热影响区表面均无裂纹产生,而且母材两侧熔合良好,表明接头拥有良好的塑性。冲击值在两侧热影响区基本相同,变化趋势也基本相近；对于焊缝金属的冲击韧性差别较大,其值的大小顺序为：ER310>ER309L>ER309LMo>ERNiCr-3>ERNiCrMo-3,焊缝金属冲击断裂结果均属于韧性断裂,相比较而言,采用ER310填充材料的韧性最优。从熔合区向T22母材侧开始,过热区急剧上升,熔合线附近的硬度较高,最高达到290HV,与熔合线距离越远,硬度越低,逐渐趋向于母材金属的硬度。然而在TP310侧热影响区的显微硬度与母材硬度接近,与熔合线距离远近,数值变化不大。五种填充材料焊缝区的硬度值大小顺序为ERNiCrMo-3>ER309LMo>ERNiCr-3> ER309L>ER310。综上所述,通过对不同填充材料TP310H/T22异种钢焊接接头的显微结构和性能的研究,ERNiCr-3焊丝的综合性能最好。