t91 12cr1mov异种钢焊接工艺的试验研究

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1、T9112Cr1MoV异种钢焊接工艺的试验研究

2、第1...张伦，袁启民，张怀增€€(马头发电总厂，河北邯郸056044)€€摘要：文章对T9112Cr1MoV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

3、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T9112Cr1MoV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ASTMA213-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

4、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、TP3473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

5、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。€€2T9112Cr1MoV异种钢焊接工艺€€2．1焊接工艺根据现场实际生产的需要，选择母材规格为φ42mm×5mm，坡口采用“V”型，坡口角度为60°±2°，对口间隙为1.5～2mm，焊丝规格为φ2.5mm。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

6、正接极，焊后热处理温度为740±10℃，保温时间1h。€€2．2焊接工艺方案根据T9112Cr1MoV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T9112Cr1MoV异种钢焊接接头经X€€射线探伤合格后，按焊接工艺评定规程的要求，制取拉伸、弯曲、金相、高温短时拉伸试样。€€3．1T9112Cr1MoV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T9112Cr1MoV异种钢焊接接头的规定值，但12Cr1MoV钢侧经保温1h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

7、热处理的时间进行研究。取12Cr1MoV钢母材、T9112Cr1MoV异种钢焊接接头，热处理保温时间分别为30min和40min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30min就可以满足性能的需要。因此焊后热处理的保温时间选用30min，1h的保温时间较长。€€3．2弯曲试验对T9112Cr1MoV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T9112Cr1MoV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

8、相分析对T9112Cr1MoV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30min），T91钢的母材组织为索氏体；12Cr1MoV钢的母材组织为铁素体珠光体。T9112Cr1MoV异种钢焊接接头各区的显微组织比较见表9。从表9可以看出，无论是采用高匹配的T91钢焊接材料，还是低匹配的12Cr1MoV钢焊接材料，在金相组织上没有大的区别，但焊后热处理都使焊缝及热影响区组织得到了改善，焊缝由马氏体或柱状铁素体加珠光体转化为回火马氏体或索氏体，T91钢侧的热影响区组织