T91_TP347H异种钢小径管的焊接_

现代焊接2008年第8期总第68期J-37

应用广角

WeldingApplications [摘要][关键词]本文综述了马氏体耐热钢(T91)与奥氏体不锈钢(TP347H)的焊接性能、焊接工艺及操作技术,为从事焊接的工程技术人员提供了选材、制订合理焊接工艺的依据。

奥氏体不锈钢(TP347H);马氏体耐热钢(T91);焊接工艺;操作技术

T91&TP347H异种钢小径管的焊接

前言

1SA213-T91钢和SA213-TP 347H钢的性能、化学成分

随着火电机组向大容量、高参数

方向发展,锅炉高温、高压金属部件材质的要求越来越高。在300 ̄1000MW机组锅炉过热器、再热器管道中,为满足使用要求,已经部分使用蠕变强度和抗氧化性能高的马氏体、奥氏体耐热钢(如T91、TP347H、TP304H),这些钢之间要进行连接才能保证蒸气的连续循环,这样就不可避免地遇到了A-F异质接头,即这里所讲的奥氏体耐热钢和马氏体耐热钢异种钢焊接的难题。解决此类焊接技术难题的关键是选用焊接材料和制定有效的焊接工艺措施。因此,熟悉和掌握T91+TP 347H的焊接性及焊接工艺十分重要。

SA213-TP347H钢是奥氏体不锈耐热钢,属于18-8型铬镍奥氏体不锈钢,相当于我国的1Cr19Ni11Nb。由于此类钢组织为单相奥氏体,因此焊后无淬硬倾向。但焊接时,易出现晶间腐蚀、

1.1

T91钢和TP347H钢的性能应力腐蚀开裂和焊接热裂纹。

T91钢是一种改进的9Cr1Mo钢,它是由美国国家橡树岭实验室和美国燃烧工程公司冶金材料实验室合作研制的,是在9Cr1Mo钢的基础上,降低含碳量,添加微量Nb、V合金比,并对含N量加以控制得到的。T91钢具有良好的冲击性能,高温持久强度、高温蠕变强度优异。由于降低了C、S、P 等杂质的含量,对焊接裂纹的敏感性明显降低,在同样的工作条件下(工作温度、压力和设计寿命),T91管材的壁厚可以大大减小,焊接应力也将大大降低,从而获得完整无裂纹焊接接头的可能性大为提高。尽管如此,焊接接头性能的劣化仍是焊接中的主要问题。

(见表1、表2)

马氏体和奥氏体异种钢焊接,由

1.2SA213-T91钢和SA213-TP347H 钢的化学成分2SA213-T91和SA213-TP347H 异种钢焊接存在的主要问题

于两种不同成分、不同晶体结构的金属互相掺合,在其熔合线附近出现了化学成分、金相组织、机械性能和物理性能的不均匀性。由于这些不均匀性的存在,给接头的使用安全性带来了很大不利。归纳起来,马氏体和奥氏体钢焊接时,在不适当的焊接工艺条件下存在以下主要问题:马氏体钢和奥氏体钢的热膨胀系数不同(20 ̄600℃:奥氏体钢的线膨胀系数为18.5×10℃,马氏体钢的线膨胀系数为12.6×10℃),在部件承受热循环影响时将会在熔合面处产生较高的热应力,这个热应力是热膨胀系数的差异△a和温度变化范围△T 的函数。而且焊后回火也难消除,只能引起应力的重新分配。这种高温应力也是造成界面破坏的主要原因。2.2.1在焊接过程中通过机械混合和液态的扩散使合金元素溶解。

2.2.2

在焊接过程中,特别是接头处2.1

物理性能的差异

2.2

合金元素的过渡

-6

-1

-6-1℃作者简介:窦怀武(1971-),技师,工程师,毕业于兰州大学中文专业,现在国电靖远发电有限公司安全生产部从事金属监督及焊接管理工作。

组织F

化学元素(%)

SA213-T91C 0.08 ̄0.12Mn 0.3 ̄0.6Si 0.02 ̄0.5Cr 8.0 ̄9.5Mo 0.85 ̄1.05V 0.18 ̄0.25Ni ≤0.40S/P ≤0.02表1

T91钢母材的化学成分

组织A

化学元素(%)SA213-TP347H

C 0.4 ̄0.10

Mn

≤0.40

Si ≤0.75

Cr 17.0 ̄20

N i 9.0 ̄13

S/P

T91_TP347H异种钢小径管的焊接_

≤0.03

表2

TP347H钢母材的化学成分

国电靖远发电有限公司

西北电力建设第三工程公司西北电力建设第一工程公司

窦怀武魏标帜樊俊武

闫智健

胡晓光

Welding of T91&TP347H dissimilar steel pipe with small diameter

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