t92hr3c、t92tp347h异种钢焊接接头高温组织结构和力学性能的研究

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1、T92／HR3C、T92／TP347H异种钢焊接接头的高温组织结构与力学性能的研究摘要目前，以T92钢为代表的铁素体耐热钢和以HR3C、TP347H为代表的奥氏体耐热钢，作为过热器、再热器管道的主要管材，在超临界及超(超)临界(USE)火电机组建设中的应用越来越多。这些新型耐热钢间的异种钢焊接已经成为影响机组建设质量及运行安全性的关键因素。目前，针对T92／HR3C、T92／TP347H异种钢焊接接头高温塑性变形行为及其力学性能的研究还很少，有必要加强相关研究工作。为此，本文针对上述两种接头开展高温拉伸组织结构、高温力学性能及其塑

2、性变形行为的研究，并开展接头持久强度预测的研究工作，对于开展USC机组异种钢焊接接头的运行状态评估具有重要意义。本文采用ERNiCrMo．3和ERNiCr一3两种镍基焊丝，钨极氩弧焊(GTAW)I艺分别实现T92／HR3C和T92／TP347H异种钢管的焊接。经1033K、30min焊后热处理后，针对两种接头开展高温拉伸及高温持久试验，着重研究在高温拉伸过程中接头的高温塑性变形行为、力学性能及断裂特征；采用应力三轴度理论对焊接接头的高温短时拉伸变形及断裂行为进行讨论分析；采用应力再分布理论讨论了焊接接头高温持久断裂行为；基于Gol

3、denberg模型，由试验测得的接头高温短时拉伸强度推导预测接头高温持久强度的数学模型。针对T92／HR3C异种钢焊接接头，开展773．923K短时拉伸试验和898K／190MPa下的持久试验。高温拉伸后，高温拉伸断口均位于T92侧细晶热影响区(FGHAZ)。随温度的升高，接头的断裂方式由正断转变成混合断(正断+剪切断)。由于在高温拉伸过程中断口颈缩区应力重新分布，导致混合断口不同区域塑性形变呈不同特征：在正断区邻近断口区域的塑性变形方向与断裂面近似平行，而远离断口处的组织变形方向与断裂面近似垂直；而剪切断口邻近区域的塑性变形方向

4、与断裂面近似成450。由此导致混合断口不同区域韧窝形状产生明显差异，正断区为等轴状，剪切断区为抛物线状。898K／190MPa高温持久断口位于T92侧母材，断裂方式为正断，属于韧窝聚集型韧性断裂，断口附近有大量蠕变孔洞，蠕变孔洞从碳化物与基体界面形成、扩展，碳化物颗粒尺寸越大，蠕变孔洞越大。针对T92／TP347H异种钢焊接接头，开展848．923K短时拉伸试验。高温拉伸后，接头断裂发生于T92侧FGHAZ，随测试温度的升高，接头的断裂方式由混合断(正断+剪切断)转变成剪切断。同样，由于在高温拉伸过程中断口颈缩区应力重新分布，导致

5、试样断裂面附近区域与远离断口区域塑性变形方向截然不同，同样也导致不同断口区域的韧窝形状不同。本文还推导出T92／HR3C、T92／TP347H异种钢接头持久强度与持久温度、时间之间的关系式，由此，预测T92／HR3C异种钢接头持久强度为嘏=64．7MPa，T92／TP347H异种钢接头的持久强度为礤=49．0MPa。上述两种接头在USC机组长期服役具有较高的安全可靠性。关键词：T92／HR3C异种钢焊接接头；试验；高温强度；组织结构；T92／TP347H异种钢焊接接头：高温拉伸断裂；应力三轴度；应力再分布Studiesonhigh

6、—-temperaturemicrostructuresandmechanicalpropertiesoftheT92／HR3CandT92／TP347HdissimilarsteelweldjointsABSTRACTCurrently，someferriticandausteniticheatresistantsteels，suchasT92，HR3CandTP347Hhavebeenwidelyusedinbuildingthesupercritical(SC)and／oruItra．supercritical(use)po

7、werunitsasthesuperheaterandreheater．Dissimilarsteelweldingamongthesenewheat-resistantsteelsisknownasakeyfactoraffectingthequalityofconstructionandtherunningsafetyofthepowerunits．Unfortunately，researchonplasticdeformationbehaviorandmechanicalpropertiesofT92／HR3CandT92／

8、TP347Hdissimilarsteelweldingjointsathigh-temperaturearelimitedtillnow．So，itshouldbepaidmoreattentions．Inthispaper，high—tempe