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新型耐热钢焊接性能与热处理
作者: 发布日期:2018/09/29 关注次数:467

 p92钢是在p91钢基础上添加1.8%左右的w元素并降低mo元素及添加微量b元素等开发出来的新型9%cr马氏体耐热钢,焊接性能与p91钢有相似之处。作为高温部件,持久强度是其最为重要的性能,特别是p92钢作为一种铁素体/类耐热钢,长期运行中的iv型裂纹会导致接头强度显著低于母材。另一方面,焊态下马氏体钢的焊缝金属硬度高、韧性低,需要合理的热处理来降低硬度,获得足够的韧性,避免运行和检修中的开裂。

在参数为600℃的超超临界机组中长期运行时,p91钢焊缝的脆化严重,而p92钢由于w的加入促进laves相的析出,脆化倾向增大,因此,为了超超临界机组运行和检修过程中的安全,保证足够的焊缝冲击功储备是必须的。若片面追求高的冲击功,如提高焊后温度(pwht),有可能使接头的持久强度降低,因此,需要选择合理的工艺,在焊接接头强度和韧性之间寻找一个平衡点。

为了对几种焊材进行对比同时熟悉其焊接工艺,选择alcromocord92(airliquidewelding/oerlikon)、thermanitmts616(bi3hlerthyssenwelding)、chromet92(metrodeproductslimited)3种成熟的p92钢手工电焊条进行了熔敷金属试验,初步对p92钢的手工电弧焊条进行了评价。

3种焊接材料只要工艺合适均可以获得满意的焊缝金属,但由于在设计理念和成分上的微妙差异,使得其工艺性能各有特点。mts616采取合金元素的钢芯过渡方式,而其余2种采用合金元素的药皮过渡方式,由于药皮中的w颗粒熔点高达3410℃,如果焊接线能量过小,有可能出现金属w夹杂的现象。因此,2种类型的焊条的工艺应有所区别,对于后一类焊条,不能仅片面强调小的线能量来提高焊缝冲击功。而p91钢焊缝中出现类似原因的金属夹杂的情况较少,因为mo的熔点比w低了近800℃。

焊缝金属的化学成分的差别使其下临界转变温度也各不相同,chromet92、mts616、alcromocord92熔敷金属的相变温度经过热膨胀法测量分别为786.5℃,802.0℃,799.0℃,相变温度的差异对焊缝金属回火稳定性产生较大的影响。由于焊材生产中化学成分的波动,特别是mn,ni含量变化会对焊缝的相变温度产生较大的影响,比较理想的情况是根据每一批次焊材的相变温度点或者mn,ni含量来确定合理的焊后热处理温度。

为了保证焊缝在长期运行后有一定的韧性,焊缝就必须有足够的韧性储备(如41j)。现场不允许对厚壁管道的焊缝取样进行冲击功测试,在焊接材料和焊接工艺确定后,冲击功取决于焊后热处理温度和时间,焊缝硬度一定程度上能反映焊后热处理是否充分。按照国内现有焊接质量验收规程,对合金含量大于10wt%的钢种,pwht后焊缝的硬度合格要求是小于350hb同时不超过母材的硬度加100hb,对于p92钢和p91钢而言,母材的典型硬度值一般为190~230hb,因此,按照该规程焊缝硬度达到290~330hb是合格的。然而通过试验发现,对p92钢的焊缝,尽管其冲击功还受到焊材成分波动和焊工的操作手法的影响,但硬度超过250~260hb时,冲击功一般满足不了41j的最低要求。

为了使硬度检验真正起到能正确反映热处理效果的作用,技术人员提出了焊缝硬度不超过250hb的标准,同时对硬度提出180hb下限的要求(包括母材)。为此,制订了3个企业标准来规范p91,p92的焊接和热处理。严格执行该热处理工艺导则的接头硬度均能控制在230~250hb。

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