hr3c钢与t91钢的焊接

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1、内蒙古工业大学本科科研训练论文学校代码：10128学号：201000412005本科科研训练论文（题目：HR3C钢与T91钢的焊接和其焊接接头力学性能姓名：白七宝学院：材料科学与工程系别：材料成型及控制工程专业：焊接技术与工程班级：焊民10指导教师：董俊慧教授二〇一四年十二月内蒙古工业大学本科科研训练论文目录引言11HR3C钢21.1HR3C钢简介22P91钢42.1P91钢的简介42.2P91钢的焊接性83HR3C钢与T91钢的焊接接头力学性能103.1HR3C与T91异种钢的焊接性分析103.2HR3C与T91异种钢的焊接接头力学性能分析11参考文献14内蒙古

2、工业大学本科科研训练论文引言在超超临界火电机组中。一些新型奥氏体耐热钢管，如Super304H、HR3C等用于锅炉受热面管的高温段，在过渡部位与四l、T92等马氏体钢管连接，形成了较多的马氏体／奥氏体(M／A)类异种钢接头．有关这类异种钢接头性能及失效行式研究较少。本文对某机组T91／HR3C异种钢接头进行了分析。异种钢焊接概述及其焊接特点：两种牌号不同的钢之间的焊接称之为异种钢焊接，它是属于异种金属焊接中应用最为广泛的一类接头。对于异种钢焊接接头又可分为两种情况，第一类为同类异种钢组成的接头，这类接头的两侧母材虽然化学成分不同，但都属于铁素体类钢或都属于奥氏体类

3、钢；第二类接头为异类异种钢组成，即接头两侧的母材不属于同一类钢，例如一侧为铁素体类钢，另一侧为奥氏体类钢(如奥氏体不锈钢)。对于母材都属于铁素体类钢，其焊缝采用奥氏体不锈钢焊条或镍基焊条焊接的接头，也属于第二类接头。由于异种钢接头两侧的母材无论从化学成分上还是物理、化学性能上都存在着差异，因此，焊接时，要比同一种钢自身之间的焊接要复杂得多。16内蒙古工业大学本科科研训练论文1HR3C钢1.1HR3C钢简介HR3C钢主要用于超超临界机组锅炉高温段受热面管子。HR3C钢是日本住友公司在TP310基础上通过复合添加Nb,N合金元素研制出来的一种新型奥氏体耐热钢。利用钢中

4、析出微细的CrNb化合物和Nb的碳氮化合物以及M32C6来对钢进行强化，使钢具有较高的高温强度，综合性能较其他TP300系列奥氏体耐热钢优良。由于铬含量高，因此HR3C钢的抗氧化和抗高温腐蚀性能优于18-8型耐热钢，与具有相同含量的310耐热钢类似，是超超临界参数锅炉和高硫燃煤锅炉的首选材料之一。超超临界锅炉的过热器管的工作状况更加恶劣，要求具有更高的抗腐蚀性能的部位，一般选用SA-213TP310H不锈钢。SA-213TP310H不锈钢，高Cr,Ni含量，抗高温腐蚀性能良好，但是其高温蠕变强度不理想，其高温许用应力只等于或小于普通的SA-213TP304H不锈钢

5、。而且普通SA-213TP310H钢还存在σ相析出后产生的脆性问题。为提高SA-213TP310H钢的高温性能，日本住友公司在对SA-213TP304H研究中发现，在基体中析出的细小的NbCrN氮化物，对TP310H钢强化同样很有效。因此在TP310H不锈钢中添加N、Nb元素开发了HR3C钢。HR3C（25Cr-20Ni-Nb-N）钢与普通的SA-213TP310H钢化学成分区别仅在于添加了0.20～0.60%的Nb和0.15～0.35%的N，使新钢种的高温性能却大大提高。其蠕变断裂强度的提高主要是在钢时效过程中析出了NbCrN。NbCrN氮化物非常细小而且特别稳

6、定，即使长时间时效，组织也很稳定，大大提高了蠕变断裂强度。同时加入微量的N对抑制σ相的形成，改善韧性有效。HR3C钢高温抗腐蚀性能(抗蒸汽氧化性能)良好，其许用应力比普通的SA-213TP310H钢有很大提高。1.2HR3C钢的焊接性20世纪40年代以后，人们从经验教训中认识到，韧度是反映材料抵抗脆性破坏的力学性能指标。对结构用钢材来说，除了要有足够的强度外，还应该具有充分的塑性和韧度。尽管设计时采用的仍然是强度准则，但对于重要结构，还必须考核使用于该结构的材料的韧度。对于σs≤350MPa的材料，最初要求在使用温度下的V形缺口夏比冲击功不得低于20.3J。但是后

7、来又发现，20.3J这个界限不能适用于所有强度16内蒙古工业大学本科科研训练论文等级的钢和不同的结构。随着材料强度的提高，由于冲击功中弹性功的比例增大，对遏止脆性破坏起重要作用的塑性变形功和撕裂功必然减小，因此必须要求材料在强度提高的同时，其韧度也有相应的提高。此外，除了强度等级外，在设计时还需要根据结构重要性的增加和结构尺寸的增大与增厚，对材料的韧度要求作相应地提高。可是传统工艺生产的钢，往往随着材料强度的提高，材料的塑性和韧度总是有所降低的。于是在1960年前后提出了发展高强度高韧度的强韧化结构钢的要求。经过十多年的努力，冶金工作者成功地开发出了一系列适用于4

8、50℃以下