【摘 要】
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2.25Cr-1Mo钢具有良好的热强性能和焊接性能,上世纪七八十年代开始广泛应用于石化、电力等行业的高温部件。由于厚壁管道大多采用多道焊工艺进行连接,因此高温下焊接接头的蠕变损伤和失效成为限制高温装备长期安全运行的主要因素。本文以某电厂服役32年主蒸汽管道2.25Cr-1Mo钢焊接接头为研究对象,研究了长期服役后焊接接头各部位微观组织和力学性能的变化规律,采用微平板试样与原位实验相结合的方法研究了
【基金项目】
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国家自然科学基金项目【青年科学基金项目】《高温压力管道焊接接头的非均匀蠕变损伤机理及寿命预测方法研究》（51805546）； 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目《长时服役后主蒸汽管道焊接接头的老化分析及寿命评估》（18CX02149A）； 山东省自然科学基金博士基金《高温厚壁压力管道焊接接头的长时蠕变损伤机理研究》（ZR201
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2.25Cr-1Mo钢具有良好的热强性能和焊接性能,上世纪七八十年代开始广泛应用于石化、电力等行业的高温部件。由于厚壁管道大多采用多道焊工艺进行连接,因此高温下焊接接头的蠕变损伤和失效成为限制高温装备长期安全运行的主要因素。本文以某电厂服役32年主蒸汽管道2.25Cr-1Mo钢焊接接头为研究对象,研究了长期服役后焊接接头各部位微观组织和力学性能的变化规律,采用微平板试样与原位实验相结合的方法研究了接头高温拉伸和蠕变断裂特征,重点分析了焊接接头不均匀组织的蠕变损伤行为和损伤机理,并对超期服役主蒸汽管道进行寿命评估,为工程实际提供理论参考。论文的主要研究工作和相关结论如下:（1）2.25Cr-1Mo钢焊接接头长时服役后组织及力学性能表征。采用微观组织观测、冲击、显微硬度和拉伸测试等方法,研究了焊接接头局部微区组织和力学性能的退化规律。未服役母材金相组织主要为铁素体+贝氏体十珠光体。经过长时服役过程中,晶粒明显长大,各微区显微组织均有不同程度的球化。服役后母材和焊接接头的韧脆转变温度均出现上升,服役后强度接近标准要求下限。（2）长时服役后2.25Cr-1Mo钢焊接接头的高温拉伸及蠕变行为研究。微观研究长时服役后2.25Cr-1Mo钢焊接接头在高温服役条件下的蠕变断裂作为研究重点,采用传统蠕变持久试验与微平板试样高温拉伸试验相结合的方式,进一步阐释了在不同微区断裂特征和蠕变性能退化机制。（3）2.25Cr-1Mo钢焊接接头的非均匀蠕变损伤机理研究。采用了显微硬度、断口观察、碳化物相以及能谱分析等相结合的手段,重点关注非均匀蠕变损伤特征,分析了焊缝金属不均匀组织与蠕变特征之间的关系,研究了不均匀蠕变损伤分布及蠕变断裂机理。分析了蠕变断裂试样的各微区微观组织演化,比较了断口形貌、蠕变孔洞分布、析出物以及位错亚结构的差异,探讨了不均匀在组织对蠕变孔洞萌生、扩展的影响。结果表明,细晶区孔隙生长速率快于粗晶区,细晶区蠕变应变速率较大。碳化物粗化与聚集、位错密度降低是导致其蠕变性能削弱的根本原因。
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