针对p91主蒸汽管道焊接接头的蠕变特性和寿命估算

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1、第27卷第3期动力工程V0J．27NO．32007年6月JournalofPowerEngineeringJune2007文章编号：1000—6761(2007)03—469—04P91主蒸汽管道焊接接头的蠕变特性和寿命估算蔡连元，李益民，史志刚，闫建滨，王大光，桂立澄(1．西固热电有限责任公司，兰州730060；2．西安热工研究院有限公司，西安710032)摘要：对P91钢母材和焊接接头进行持久试验，研究P91钢的蠕变特性，采用等温线法和L—M参数法对持久强度进行外推，进而对P91钢制主蒸汽管道的蠕变寿命进行估算。关键词：材料科

2、学；主蒸汽管道；P91钢；焊接接头；持久强度；蠕变寿命中图分类号：TG113文献标识码：ACreepPropertiesandCreepLifeEstimationofWeldsinP91SteelFreshSteamPipesCAILian-yuan，LIYi—min，SHIZhi—gang，YANJianbin，WANGDa-guang，GUILi—cheng(1．XiguThermalPowerCo．Ltd．，Lanzhou730060，China；2．Xi’anThermalPowerResearchInstituteCo

3、．Ltd．，Xi’an710032，China)Abstract：CreeptestsofP91basematerialanditsweldshavebeencarriedout，thecreepbehaviorofP91studiedandcreeprupturestrengthextrapolatedbytheIsothermalandtheL—Mparametermethods，followedbycreeplifeestimationsofP91freshsteampipes，Keywords：materialscienc

4、e；freshsteampipe；P91steel；weldedjoints；creeprupturestength；creeplife目前在火电厂超临界机组中蒸汽管道采用的蒸汽管道。该管道于1998年10月投运，设计压力ASMESA335P91钢管(简称P91)，具有优良的高温和温度为13．72MPa和565oC，规格为q,323．9X28．6强度和抗高温氧化性，但其焊接性能较低合金耐热(mm)。管道焊接接头经硬度检测有高硬度和低硬钢差，若焊接工艺执行欠佳，往往出现焊缝金属冲击度两种类型，高硬度接头进行了一次焊后热处理，低功低下

5、。此外，焊接接头不同特征区域的力学性能硬度接头是为了降低高硬度接头的硬度进行二次回的差异、焊接接头材料的脆性不足和服役条件下产火所致。试验材料P91钢的拉伸性能和硬度示于表生的应力应变集中，会导致早期失效。因此，研究1。P91母材和焊接接头的蠕变特性具有重要的理论意P91钢母材由法国VALLOUREC公司生产，焊接义和工程应用价值。笔者重点研究了P91钢母材和材料选用Et本产的TGS一9cb焊丝打底，法国产SAF2种硬度焊接接头材料的蠕变特性，进而对P91钢CDV一95焊条填充。焊接方法采用TIG(手工钨极氩制主蒸汽管道的蠕变寿命

6、进行了估算。弧焊)打底，SMAW(手工电弧焊)盖面。P91钢母材和焊接接头的持久试样在管道壁厚1试验材料和持久试验的中部沿管道轴向制取，焊接接头持久试样的焊缝试验母材和焊接接头取自某电厂的P91钢制主位于试样中部，试样为直径10mm的标准圆棒持久试样。收稿日期：2006．06．08修订日期：2007．01．12作者简介：蔡连元(1953．)，男，甘肃兰州人，高级工程师，从事电厂金属部件检测、材料焊接及热处理等研究。·470·动力工程第27卷持久试验按照GB／T2039—1997在RL3／4蠕变长，平均蠕变速率减小，在相同的断裂时间

7、下，高硬试验机上进行，试验温度565℃，控温精度和温度梯度接头的平均蠕变速率最小，即应变量最小，母材和度均≤±3℃，试验机的负荷精度为±1．0％。试验低硬度接头几乎一样。进行至试样断裂，记录加载应力和对应的断裂时间。2．2持久强度n】等温线法作为一种简单的寿命评价方法，常用2试验结果与分析于预测高温构件寿命。试样的应力与断裂时间2．1平均蠕变速率与应力和断裂时间的关系的关系可用式(1)来描述。图1和图2示出了母材和2种硬度接头的平均口=A(t，)(1)蠕变速率与蠕变应力和断裂时间之间的关系。可以式中：口——试验应力，MPa看出，随

8、着应力的增大，平均蠕变速率增大，在相同￡——断裂时间，h应力下，母材的蠕变速率最小，高硬度接头次之，低A、m——与试验温度有关的材料常数硬度接头最大，表明在相同的蠕变应力下，低硬度接除了等温线法，也常用l_arson．Miller参数法(L头比高硬