对铁素体异种钢焊接接头早期失效原因分析及防治措施 .pdf

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1、学兔兔www.xuetutu.com锨庶奥氏体／铁素体异种钢焊接接头早期失效原因分析及防治措施谳Giss皿丑Ⅱ绁S@ⅡWⅡgEazlyIlasa衄螂@皿戗⑩皿@a跚鸸s◎址文／甘肃电投张掖发电有限责任公司杜新丰张国山摘要：本文通过国外异种钢焊接接头早期失效l青况统计，分析了奥氏体，铁素体耐热钢(A／F)焊接接头早期失效的原因，介绍了：(1)采用新型镍基焊接材料；(2)采用较大的坡口角度和增大焊缝宽度；(3)选择较高的回火温度-5~-3；f~有效提高异种钢焊接接头使用寿命的方法。关键词：奥氏体耐热钢(A)；铁素体耐热钢(F)；异种钢焊接接头；早期失效1概述的接头发生失效。

2、随着火电机组用耐热钢的发展，火电锅炉2．2英国CEGB统计了10万多个铁素体／奥氏体经历了从超高压(13～15MPat~<540cC)、亚临界的异种钢接头，其中103554个接头是镍基填充(16～19MPat≤540℃)、超临界(24～26MPat金属的，9474个接头用的是奥氏体填充金属的，~<566℃)到超超临界(24～31MPat~>580℃)的统计表明，用奥氏体填充金属的焊接接头早期发展历程。为了提高机组效率，火电机组普遍失效的概率比镍基填充金属的高，而且开始发采用了新型细晶强韧化铁素体耐热钢和新型奥生失效的时间早。前者在运行1万小时，其失效氏体耐热钢，这些新型

3、耐热钢的广泛使用，不可的概率已经达到≥1％。而镍基填充金属的接头避免的出现了奥氏体耐热钢／铁素体耐热钢(以在运行1万小时后失效的概率很小，运行loTY小下用A／F表示)异种钢焊接接头，这些异种钢焊时后才到达≥1％的水平。统计结果见图1。接接头具有早期失效倾向，这种早期失效现象，2．3美国TvA公司的30台锅炉，在1970～1983常迫使机组非计划停运，甚至造成重大事故。年10多年中发生了250次因异种钢焊接接头过早失效而被迫非计划停机的事件。表1是美国统计2国~bA／F异种钢焊接接头早期失效的异种钢焊接接头早期失效情况，从表1可以看情况统计到早期失效的随机特点。2．1加

4、拿大0H公司从31000@~种钢焊接接头运3奥氏体，铁素体(A／F)异种钢焊行实绩得出经验，认为这种接头大概运行50000小时，350次启停后，就将有480+(占1．55％)接接头早期失效原因分析作者简介：杜新丰(1967一)，男，副总经理，工程师，目前从事企业技术管理工作。现代焊接2015年第4期总第148期J一57学兔兔www.xuetutu.com象强度降低，并最终导致焊接接头早期失效。3-2线膨胀系数不同：成分和组织不同的母材，瓣鼹妊酶其线膨胀系数不同，焊在一起往往使焊接应力和变形比同种钢焊接时大，在部件承受热循环影响时将会在熔合面处产生较高的热应力，这个热应力

5、是热膨胀系数的差异△a和温度变化范围△T的函数，这种高温应力也是造成界面破坏的主要原因。3．3过渡层的形成：靠近熔合线的焊缝金属会出现过渡层，称其为凝固过渡层。这个凝固过渡层的成分是变化的，靠近母材部分的成分接近母材，越靠近焊缝其成分也越接近焊缝金属。经过国内外专家研究，这个凝固过渡层是焊接服役时间(h)图1CEGB的统计异种钢时会遇到的性能难以控制的区域，它的存在也影响接头的整体．陛能。焊接过程中，由于两种不同成分、不同晶体结构的金属互相掺合，在其熔合线附近出现4防治措施了化学成分、金相组织、机械性能和物理性能4．1选择镍基焊接材料：对异种钢早期失效的的不均匀性。由于

6、这些不均匀性的存在，给焊现象，国内外学者已经研究了几十年，根据表接接头的安全使用带来了很大不利，导致焊接1和图1的统计数据，用镍基合金材料作为奥氏接头早期失效。经过国内外学者多年的观察研体／铁素体异种钢焊接接头的填充金属，可以延究，A／F异种钢焊接接头早期失效和焊接缺陷迟出现早期失效的时间，减少了因膨胀差引起无关，失效原因主要有以下几点：的热应力。根据《火力发电厂异种钢焊接技术3．1碳迁移：异种钢焊接接头在服役过程中，规程》的要求和国内外提供的大量实践案例，由于熔合线两侧存在悬殊的成分差别，促使C选用ERNiCr3(线膨胀系数为l4．5×10qC)焊元素在焊后热处理或随

7、后的加热过程中不断地接材料，其化学成分见表2。焊缝金属的线膨胀从低合金侧向高合金侧迁移，使高合金侧增碳，系数与铁素体钢母材相近，使热应力集中在塑形成增碳层，低合金侧脱碳，出现脱碳层。焊性变形能力强的奥氏体钢母材上，而且焊接接缝熔合线附近的碳迁移带，造成该区蠕变抗力、头具有一定的高温强度和塑性，在一定程度上持久强度和塑性的下降，直接导致焊缝熔合线能控制碳的迁移，是铁素体耐热钢和奥氏体耐热钢比较理想的填充材料。4．2采用较大的坡口角度，增大焊缝宽度：根奥氏体开始出现失效的时间29o0O～1250O0}填充金属平均开始出现失效的时间74000h