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超超临界技术由于可以提高发电机组的效率、减少有害物质的排放,近些年来取得了巨大的发展。随着机组容量的增加,机组内的温度和压力也随之增加,这就对使用材料的高温性能提出了更高的要求。铁素体/马氏体钢和镍基合金都广泛用作超超临界机组中的结构材料。但采用电弧焊接方法焊接的P92钢厚板在高温条件下服役,其热影响区中的“IV型裂纹”导致的接头断裂一直阻碍着P92钢的大规模应用,主要是因为焊接热输入大、接头热影响区大导致很难获得高质量的焊接接头。超窄间隙激光填丝焊技术是近年来发展起来的一种应用于中厚板连接的高效焊接方法,激光功率小,能量密度集中,使得激光焊接在中厚板窄间隙焊接中具有明显的优势。本文以5mm和25mm厚P92钢和Inconel 625合金为试验板材,进行了激光自熔焊和超窄间隙激光填丝焊,并通过焊后热处理优化焊接接头组织性能。激光自熔焊接试验中,由于激光焊接的特性以及P92钢和Inconel 625高温合金两种母材物理性质的差异,接头横截面呈非对称的“丁”字形。接头横截面的焊缝组织焊缝上部为等轴晶粒,焊缝中部从Inconel 625合金一侧的等轴晶和短柱状的树枝晶向P92钢一侧的长柱状的树枝晶过度。本次试验中P92钢一侧的热影响区宽度仅有0.8mm,由粗晶区和细晶区两部分组成,而镍基合金的热稳定性高,母材一侧没有明显变化。硬度测试结果表明焊后P92钢热影响区粗晶区硬度出现峰值,经过热处理后硬度峰值下降,并且没有发现“软化区”。室温拉伸试验中,焊接接头断裂发生在远离焊缝的Inconel 625合金母材一侧,说明焊缝强度高于母材。室温冲击试验中,焊缝区的冲击韧性高于P92钢而低于Inconel 625一侧。超窄间隙激光填丝焊填充层中部区域为粗大的柱状晶,而在填充层交界处底部存在较多的细小的等轴晶,P92钢热影响区宽度约为1mm,由粗晶区和细晶区组成。硬度测试结果表明焊后P92钢热影响区粗晶区硬度出现峰值,经过热处理后硬度峰值下降,热处理前后在P92钢一侧均没有发现“软化区”。室温冲击试验中,焊缝区的冲击韧性高于P92钢而低于Inconel 625一侧。室温拉伸试验中,焊接接头断裂发生在远离焊缝的Inconel 625合金母材一侧,高温拉伸试验、高温持久试验试验中焊接接头均断裂在P92钢一侧,说明焊缝区的高温强度高于P92钢母材。通过本文研究,采用激光自熔焊及超窄间隙激光填丝焊可分别实现P92钢和Inconel 625合金异种材料的薄板及厚板焊接,可获得性能良好的焊接接头,为P92钢在超超临界机组当中的应用提供了有价值的科学研究。