t91+12cr1mov异种钢焊接工艺的试验研究

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1、T91+12Cr1MoV异种钢焊接工艺的试验研究                              张伦，袁启民，张怀增                                 (马头发电总厂，河北邯郸056044)    摘  要：文章对T91+12Cr1MoV异种钢焊接工艺问题进行了研究，并对有关焊接工艺简化的可能性进行了探讨，通过对比试验和试验验证，提出了简单实用、可指导实际施工的焊接工艺。采用该工艺指导实际生产获得了良好的效果。    关键词：金属材料；异种钢焊接；工艺试验；T91钢；12Cr1MoV钢      目前，T91钢已广泛应用

2、到我国新机组建设或老机组的改造中，在老机组改造中，遇到的突出问题就是T91钢与TP347、G102和12Cr1MoV等钢的异种钢焊接问题。国外就T91异种钢焊接问题的研究，在焊接材料上多采用“中匹配”即合金元素含量介于2种母材之间的焊接材料方案，在工艺上多采用焊前预热、焊后热处理工艺［1］。    下面就在我国采用较多的T91+12Cr1MoV异种钢焊接工艺及焊接工艺的简化问题进行探讨。1试验材料1.1母材    T91钢是在ASTM A213-T9钢的基础上，降低含碳量，添加微量Nb、V合金化，并控制含N量得到的。允许使用于壁温≤625 ℃的锅炉过热器及高温再热

3、器，该钢具有较大的冷裂倾向，焊接时可能产生冷裂纹和热裂纹。    12Cr1MoV钢属珠光体低合金热强钢，该钢具有较高的热强性能和持久塑性，可用于壁温≤580 ℃的锅炉受热面管，该钢的焊接性良好，对于壁厚较小的小径管，焊前不预热，焊后不热处理。T91钢和12Cr1MoV钢的化学成分见表1、表2，常温机械性能见表3。1．2T91钢的异种钢接头裂纹敏感性分析    T91异种钢的焊接具有以下性能［2］：    a. T91钢和T22、G102、TP347 3种异种钢焊接接头对热裂纹不敏感，抗裂性能良好。    b. T91钢对再热裂纹不敏感。    c. T91钢碳当

4、量高，淬硬倾向大，T91异种钢焊接接头的冷裂纹倾向与同质材料焊接接头相当，通过一定的工艺措施可以避免产生冷裂纹。1．3焊接材料    分别选用高、低匹配的2种类型的焊接材料进行对比试验，一种是与T91钢相匹配的焊丝,即TIG-9CrMoV(N)焊丝；另一种是与12Cr1MoV钢相匹配的焊丝，即TIG-R31焊丝，试验用母材和焊丝的化学成分见表4［３］。1．4焊接方法    不同的焊接方法对焊缝的韧性影响较大，采用氩弧焊焊接方法，焊缝具有优异的塑性和韧性［４］，因此选用全氩弧焊焊接方法。2T91+12Cr1MoV异种钢焊接工艺2．1焊接工艺    根据现场实际生

5、产的需要，选择母材规格为φ42 mm×5 mm，坡口采用“V”型，坡口角度为60°±2°，对口间隙为1.5～2 mm，焊丝规格为φ2.5 mm。由于T91钢碳当量高，具有一定的冷裂倾向，因此焊前应采取预热措施，预热温度150～200 ℃［3］，采用火焰加热的方法。内部充氩气保护，电源采用直流正接极，焊后热处理温度为740±10 ℃，保温时间1 h。2．2焊接工艺方案    根据T91+12Cr1MoV异种钢焊接不同的匹配和是否热处理，选用了4种方案，方案内容见表5。3焊接接头试验    对焊制的T91+12Cr1MoV异种钢焊接接头经X—射线探伤合格后，按焊接工

6、艺评定规程的要求，制取拉伸、弯曲、金相、高温短时拉伸试样。3．1T91+12Cr1MoV异种钢机械性能试验    试验结果见表6。焊接接头的抗拉强度均高于T91+12Cr1MoV异种钢焊接接头的规定值，但12Cr1MoV钢侧经保温1 h热处理后，母材抗拉强度下降比较多，使12Cr1MoV钢的抗拉强度接近该钢的下限，因此有必要对焊后热处理的时间进行研究。     取12Cr1MoV钢母材、T91+12Cr1MoV异种钢焊接接头，热处理保温时间分别为30 min和40 min进行对比试验，试验结果见表7。     由表7可知，焊后热处理保温时间30 min就可以满足性

7、能的需要。因此焊后热处理的保温时间选用30 min，1 h的保温时间较长。3．2弯曲试验    对T91+12Cr1MoV异种钢焊接接头进行了弯曲试验，试验结果见表8。    从表8弯曲试验结果看，用高匹配的焊丝，焊后不热处理，弯曲试验不合格，因此用高匹配的焊丝焊接T91+12Cr1MoV异种钢焊接接头，焊后必须进行热处理。用低匹配的焊丝焊后热处理和不热处理，弯曲试验均合格。3．3金相分析    对T91+12Cr1MoV异种钢焊接接头按不同的工艺方案进行了金相组织分析（热处理试样的保温时间为30 min），T91钢的母材组织为索氏体；12Cr1MoV钢的