T91_T92钢与不锈钢焊接接头硬度偏高的原因及热处理工艺优化.pdf
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1、第卷第期上海金属,年月,作 者 简 介:陈 俊 峰,男,工 程 师,主 要 从 事 电 站 锅 炉 制 造 工 艺 焊 接 及 热 处 理 技 术 的 应 用 与 研 究,:钢 与 不 锈 钢 焊 接 接 头 硬 度 偏 高 的 原 因 及 热 处 理 工 艺 优 化陈 俊 峰魏伏尹锋(东 方 电 气 集 团 东 方 锅 炉 股 份 有 限 公 司,四 川 自 贡)【摘 要】从 焊 接 电 流、焊 后 热 处 理 温 度 及 热 处 理 设 备 三 方 面,对 超(超)临 界 电 站 锅 炉 与 不 锈 钢 焊 接 接 头 钢 侧 热 影 响 区 硬 度 偏 高 的 原 因 进 行 了 分 析
2、 和 试 验 验 证,提出 了 相 应 对 策。结 果 表 明:焊 接 电 流 对 焊 接 接 头 硬 度 的 影 响 较 小。焊 后 热 处 理 温 度 低 于 的 异 种 钢 接 头钢 侧 热 影 响 区 硬 度 偏 高。该 异 种 钢 焊 口 排 列 发 生 位 移、履 带 式 电 热 器 焊 后 局部 热 处 理 的 有 效 加 热 范 围 较 小 是 造 成 接 头钢 侧 热 影 响 区 硬 度 偏 高 的 主 要 原 因。因 此,焊 后热 处 理 温 度 宜 选 择 为 ,并 提 出 了 一 种 新 型 马 弗 炉 焊 后 局 部 热 处 理 方 法,其 有 效 加 热宽 度 为,
3、能 保 证 焊 后 热 处 理 效 果。【关 键 词】钢,不 锈 钢,异 种 钢 焊 接,硬 度,焊 后 热 处 理中 图 分 类 号:;文 章 编 号:()(,)【】,【】,上海金属第卷 近 年 来,保 护 环 境 已 成 为 大 型 发 电 设 备 制 造 企业 一 项 重 要 且 迫 切 的 战 略 任 务,大 容 量、高 参 数、低耗 煤、超 净 排 放 已 成 为 火 力 发 电 机 组 发 展 的 必 然 趋势。更 高 温 度 与 压 力 的 锅 炉 机 组 对 材 料 性 能 提 出 了更 高 要 求,而 高 温 高 压 运 行 条 件 下 的 材 料 要 求 具 有良 好 的
4、高 温 强 度 和 优 异 的 抗 氧 化 性 能。目 前 同种 钢 的 焊 接 和 热 处 理 工 艺 已 经 相 对 成 熟,但 异 种 钢的 焊 接 和 热 处 理 仍 存 在 一 些 问 题。钢 与 不 锈 钢 焊 接 接 头 是 某 公 司 超(超)临 界 锅 炉 机 组“三 大 管 屏”(高 温 过 热 器、屏 式 过 热 器、高 温 再 热 器)的 常 见 设 计 结 构,“三 大 管 屏”进 出 口 端均 存 在 同 类 焊 缝,主 要 以、以 及钢 为 主,根 据 不同 部 位 的 设 计、运 行 温 度 和 压 力 的 不 同 采 用 不 同 材 质组 合,其 典 型 的
5、设 计 结 构 如 图所 示。硬 度 指 标 能 够 反 映 材 料 弹 性、塑 性、强 度、韧图某 工 程 高 温 过 热 器 材 料 分 界 图 性 及 磨 损 抗 力,硬 度 检 测 也 被 广 泛 应 用 于 无 损 状态 下 材 料、焊 缝 和 焊 缝 热 影 响 区 的 质 量 监 督,火 力 发 电 厂 金 属 技 术 监 督 规 程 中 规定 钢 侧 热 影 响 区 硬 度 应 控 制 在 。在 超(超)临 界 锅 炉 运 行 过 程 中,“三 大 管 屏”钢 与 不 锈 钢 焊 接 接 头钢 侧 热 影 响 区 出 现 了 硬 度 偏 高 和 失 效 开 裂 的质 量 问 题
6、。经 检 验 发 现,异 种 钢 接 头 钢侧 热 影 响 区 起 裂 于 焊 缝 覆 盖 层 熔 合 线 粗 晶 区,裂纹 从 外 壁 萌 生,沿 垂 直 于 壁 厚 方 向 向 内 壁 呈 阶 梯状 扩 展,裂 纹 两 侧 有 少 量 短 小 的 沿 晶 裂 纹(图)。“三 大 管 屏”异 种 钢 焊 接 接 头 的 硬 度 试 验 结果 如 表所 示,对 比 发 现 部 分 硬 度 高 于 的 规 定 值,尤 其 是 高 温 再 热 器 异 种 钢接 头 的 硬 度 偏 高。图某 电 厂 开 裂 的 高 温 再 热 器 异 种 钢 焊 接 接 头 焊 口 本 文 主 要 从 焊 接 电
7、流、焊 后 热 处 理 温 度 及 热处 理 设 备 三 方 面,对 热 丝焊 钢 与 不锈 钢 接 头 钢 侧 热 影 响 区 硬 度 偏 高 的 原 因进 行 了 分 析 和 试 验 验 证,提 出 了 相 应 对 策。表异 种 钢 焊 接 接 头 硬 度 部 件 名 称异 种 钢 焊 接 接 头 材 质 组 合硬 度 屏 式 过 热 器;高 温 过 热 器;高 温 再 热 器 试 验 材 料试 验 选 择钢 代 表 钢 材质 进 行 异 种 钢 焊 接 试 验,钢 是 在钢 的 基 础 上 适 当 降 低 碳 含 量,添 加 微 量等 元 素 进 行 合 金 化,同 时 严 格 控 制、
8、含 量 得到 的 改 进 型 马 氏 体 耐 热 钢;()是 一 种 新 型奥 氏 体 不 锈钢,具 有 较 高 的 高 温 持 久 强 度 和 良 好 的 抗 氧 化性 能,两 种 钢 的 化 学 成 分 和 力 学 性 能 如 表所 示。第期陈 俊 峰 等:钢 与 不 锈 钢 焊 接 接 头 硬 度 偏 高 的 原 因 及 热 处 理 工 艺 优 化 表母 材 的 化 学 成 分 和 力 学 性 能 钢 号质 量 分 数 钢 号力 学 性 能 硬 度 钢 号质 量 分 数 钢 号力 学 性 能 晶 粒 度硬 度 试 验 结 果 焊 接 电 流 对 焊 接 接 头 硬 度 的 影 响采 用
9、热 丝焊 工 艺,车 床 加 工型 坡 口,采 用 符 合锅 炉 及 压 力 容 器 规 范卷篇 焊 条、焊 丝 及 填 充 金 属 的 焊 丝,焊 接 电 流 设 定 为 、共档,每 档 电流 下 制 备个 焊 接 接 头,经射 线 探 伤 检 测 合 格后 在()保 温 后 冷 却(台 车 炉 整体 热 处 理)。将钢 侧 热 影 响 区 附 近 等 分个点 检 测 硬 度,每 个 点 测次 取 平 均 值,结 果 如 图所 示。可 见 焊 接 电 流 对 焊 接 接 头 硬 度 有 一 定 的 影响,但 硬 度 仍 满 足 标 准 要 求。焊 后 热 处 理 温 度 对 焊 接 接 头
10、硬 度 的 影 响采 用 台 车 炉 整 体 热 处 理 以 保 证 温 度 均 匀 性,焊 接 工 艺 参 数 如 表所 示。试 样 焊 后 经射 线 探伤 检 测 合 格 后,分 别 在、图焊 接 电 流 对 焊 接 接 头 硬 度 的 影 响 保 温,硬 度 检 测 结 果 如 图所 示。可 以 看 出,经 不 同 温 度 焊 后 热 处 理 后,钢 侧 热 影 响 区 硬度 变 化 较 大,在 以 下 热 处 理 的组 试 样 硬度 均 偏 高,以 上 热 处 理 的 异 种 钢 焊 接 接 头钢 侧 热 影 响 区 硬 度 为 ,满 足 标准 要 求。表焊 接 工 艺 参 数 焊 接
11、 方 法焊 接 材 料焊 丝 规 格 焊 接 电 流 焊 接 电 压 焊 接 速 度()保 护 气 体热 丝焊焊 丝 (体 积 分 数)热 处 理 设 备 对 焊 接 接 头 硬 度 的 影 响 台 车 炉 整 体 热 处 理根 据 节 分 析,采 用 合 适 的 焊 后 热 处 理 温度,焊 接 接 头 硬 度 能 满 足 标 准 要 求。在 产 品 实 际生 产 中,采 用 台 车 式 燃 气 炉 能 够 达 到 所 需 的 热 处理 温 度,但 处 于 奥 氏 体 不 锈 钢 的 敏 化 温 度 区,接 头的 耐 蚀 性 能 降 低,同 时 奥 氏 体 不 锈 钢 母 材 中 过 多的铁
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