异种钢接头.docx
- 文档编号:16173832
- 上传时间:2023-07-11
- 格式:DOCX
- 页数:22
- 大小:1MB
异种钢接头.docx
《异种钢接头.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《异种钢接头.docx(22页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
异种钢接头
第一章绪论
1.1引言
异种金属焊接能够充分利用各种材料的优异性能,如强度、比强度、耐腐蚀性、耐磨性、导电性、导热性等,因而在工程机械、交通运输、石油化工、电站锅炉、航天航空和机械电子等行业的机械设备和构件中得到广泛应用。
在电站锅炉中,不同的受热温度部分常选用不同的耐热合金钢,因而出现大量的异种钢焊接接头。
T92钢作为新型耐热钢之一,主要用在USC机组锅炉部件的过热器和再热器上,它是在T91钢的基础上,适当降低Mo元素的含量同时添加2%的W和微量的B元素而开发出的9Cr-0.5Mo2W系的新型耐热钢。
其高温抗腐蚀性和抗氧化性与T91钢基本相同,但高温强度和蠕变性能则大大提高【1】。
Supre304H和T92是目前应用广泛的锅炉部件的过热器和再热器材料。
由于Supre304H和T92应用的广泛性和交叉性,以及在某些场合对其特殊性能的要求,将Supre304H和T92连接形成复合结构十分必要,这样既可降低结构重量,又可节约材料。
Supre304H和T92的焊接可以把两者的优点相结合起来。
因此,对于Supre304H和T92的焊接接头的研究是十分必要的。
第三章试验结果与分析
3.1引言
在进行Supre304H和T92钢焊接时,考虑它们之间的可焊性和工况条件等因素.然后,制定焊接工艺评定任务书,经外观检查,接头经渗透探伤合格后,机械加工成性能及显微分析试样。
按照《焊接工艺评定规程DL/T868-2004》的要求,坡口型式为“V”型,采用多层焊填充坡口,由合格的高压焊工完成T92钢试验管的焊接,在焊后热处理完成后,将试验管按照图3.1沿管断面不同部位分别取拉伸、面弯、背弯、冲击和金相试样。
在焊接接头显微组织显示方面,由于Supre304H和T92两种母材以及焊接接头的抗腐蚀性不同,需要采取多步腐蚀法,并要求互相之间没有影响。
用金相腐蚀法显示和研究异种金属焊接接头的显微结构,已在生产中得到普遍应用,解决了许多工程中的实际问题[42].但是,由于腐蚀剂的影响和光学显微镜分辨本领及放大倍数的限制,很难对焊接接头的显微组织及其转变机理进行更深人的研究和了解.例如,用不同的腐蚀剂可能显示出不同的组织形态;另外,焊接组织中的第二相、夹杂及显微缺陷等有一些仍无法观察到.
图3.1试样取样位置Fig.3.1Locationoftestedsample1-拉伸试样;2-面弯试样;3-背弯试样;4-冲击试样;5-金相试样
可以说,要制备出完全理想的试验材料只是相对的,本文针对Supre304H和T92钢焊接接头的制备及组织性能的研究做了大量实验,并进行了深入的探索,详细方法及试验数据及结论将在下面介绍.
3.2焊接工艺评定
表3.1工艺评定任务书
表3.2焊接工艺评定方案
3.3外观检验3.3.1试验材料
根据上述焊接工艺焊接的Supre304H/T92异种钢压力容器管道,试验用3个试样分别编号为TS01、TS02、TS03.如图
3.2.
图3.2T92/Super304H焊接接头照片
3.3.2检验方法及结果
1用肉眼观察.无咬边、焊瘤、塌陷、弧坑等缺陷;2然后用低倍放大镜进行确认第一部的正确性;3最后用游标卡尺量取焊缝各部分尺寸,见表3.3。
表3.3外观焊缝检验尺寸
3.3.3检验结论及分析
根据DL/T868-2004标准,各项检验结果均符合Ⅰ级标准,可以判定Supre304H/T92异种钢焊接接头质量合格,同时说明试验所用的焊接工艺参数是可行的.
3.4无损探伤
3.4.1试验材料
采用外观检验所用的Supre304H/T92异种钢压力容器管道,如图3.1
3.4.2检验方法及结果
综合试验材料形状及结构分析,采用溶剂去除型渗透探伤法.经检验,焊缝及热影响区近表面内无裂纹\气孔等缺陷.
3.3.3检验结论及分析
根据JB/T4730.4--2005标准,经磁粉探伤,Supre304H/T92异种焊接接头符合Ⅰ级标准,可以判定Supre304H/T92异种钢焊接接头质量合格,同时进一步说明了试验所用的焊接工艺参数是可行的.
3.5焊接接头力学性能(拉伸、冲击)试验
3.5.1试验材料的制备
按《焊接工艺评定规程DL/T868-2004》要求将Supre304H/T92钢焊接接头加工成拉伸、冲击试样,试样尺寸如图下图所示,其中图3.3为管接头拉伸试样尺寸,图3.4为拉伸接头试样尺寸,图3.5为实际冲击试样照片.
图3.5冲击试样照片
其余
B=b+12
b=12
l=Ls+60或Ls+12r=25
Ls为加工后,焊缝的最大宽度;
图3.3管接头拉伸试样
R0.25±0.025
图3.4V型坡口冲击试样
3.5.2检验方法及结果
(一)拉伸
焊接接头的拉伸试验是在WES-600D型电
子万能试验机上进行的,拉伸示意图如图3.6
所示.
将制成后的试样夹持在夹具上,进行常温
拉伸,拉伸速度为O.5mm/min。
随着拉力的增
加,试样会发生变形直至断裂,断裂后的形态
如图3.7所示。
记录下试样拉断时所需要的拉
力,再根据试件的截面积换算出抗拉强度/延
伸率以及断面收缩率见表3.4.
(二)冲击
焊接接头的冲击试验是在WES-600D型电子万能试验机上进行的,冲击示意图如图3.8所示.
将试样水平放在试验机支座上,缺口位于冲击相背方向然后将摆锤释放,摆锤冲断试样,在圆盘上读取冲击功填入表3.5.并将冲击断口扫描,照片如图3.9.
表3.5冲击试验数据
图3.9冲击断口扫描
3.5.3试验结论及分析
(1)拉伸试验
试样1拉伸后断裂处在T92母材一侧,说明焊缝强度高于其中一侧母材强度.试样2拉伸后断裂处在焊缝上,根据DL/T868-2004焊接工艺评议规程有关规定,焊接接头常温拉伸试验结果合格.
(1)冲击试验
TS02-1\TS02-2\TS02-3焊缝处平均冲击功为42,低于TS02-3TS02-4TS02-5HAZ处的冲击功92,冲击断口扫描微观形态成韧窝状韧窝内有析出相.
3.6弯曲试验
3.6.1弯曲试验材料的制备
按《焊接工艺评定规程DL/T868-2004》要求将Supre304H/T92钢焊接接头加工成弯曲试样,如图,图3.10为管状试件的面弯试样,图3.11为管状试件的背弯试样.
图3.11管状试件的背弯试样
图3.10管状试件的面弯试样
管
3.6.2检验方法及结果
焊接接头的弯曲试验是在WES-600D型电子万能试验机上进行的,弯曲示意图如图3.12所示.
调整载物台之间的距离,然后将试样放在载物台上,加载,直至弯曲到180度,弯曲后试样示意图如图3.13所示,试验数据如表3.6所示.
表3.6弯曲试验结果
3.6.3检验结论及分析
试样弯曲180度后检查,四个试样内外弯曲表面均无裂纹产生,符合DL/T868-2004焊接工艺评定规程中有关规定,接头拉伸试验合格.
3.7硬度试验
3.7.1硬度试验材料的制备
按《焊接工艺评定规程DL/T868-2004》要求将Supre304H/T92钢焊接接头加工成硬度试验试样,图3.14为试样的宏观图片.
3.7.2检验方法及结果
焊接接头的硬度试验是在TH160型里氏硬度计上进行的,按《焊接工艺评定规程DL/T868-2004》,硬度试验示意图如图3.15.
将试样打磨平后,在3个区域(母材\热影响区\焊缝)中分别打5个点,同一区域打点时距离选择1.5mm,待打完一个点后转动手柄进行数值的读取,重复操作,直至打完所有点,记下每个点的硬度值,记录数据如下表3.7,
表3.7焊接接头显微硬度值
3.7.3检验结论及分析
由表3.7数据,焊缝区硬度值最高,约为225HB,热影响区部分虽然T92侧硬度值较高,但总体热影响区硬度小于焊缝处,根据DL/T868-2004《焊接工艺评定规程》中有关规定,焊接工艺评定的硬度试验合格。
3.8金相检验
3.8.1硬度试验材料的制备
将Supre304H/T92钢焊接接头进行手工磨光,用抛光机进行抛光,再用腐蚀液进行腐蚀,得到理想的金相试验试样。
参考文献
【1】董长富,刘黎明,赵旭.变形镁合金填丝TIG焊接工艺及组织性能分析[J].
焊接学报,2005,26
(2):
33-36.
【2】杨富,章应霖,任永宁,等。
新型耐热钢焊接[M].北京:
中国电力出版
社,2006.143-157.
【3】IGARASHIM.CreepPropertiesofHeatResistantSteelsand
Superalloys[M].Springer:
SpringerBerlinHeidelberg,2004.260
【4】杨岩,程世长,杨钢.Super304H锅炉用钢的开发和研究现状[J].特殊
钢,2002,23
(1):
27–29.
【5】杨华春.日本SUPER304H奥氏体不锈钢锅炉管评述.超超临界锅炉用钢及
焊接技术协作网论文集,2005.03:
231-241.
【6】杨岩程世长杨刚等.铜含量对Super304H钢持久性能的影响.机械工程
材料2002年10月第25卷第10期.
【7】Takaokao,Y.sawaragi.PropertiesandExperiencesofaNew
AusteniticStainlessSteelSuper304H(O.1C-18Cr-9Ni-3Cu-Nb,N)forBoilerTubeApplication[J].SumitomoSearch,1993,10:
45
【8】彭声通黄志雄.SUPER304H冶炼工艺研究[J].特钢技术2009年第15
卷第1期.
【9】Y.sawaragi.ThedevelopmentofaNew18-8AusteniticStainless
Steel(O.1C-18Cr-9Ni-3Cu-Nb,N)withHighElevatedTemperature
StrengthforFossilFiredBoiler[J].MechanicalBehaviorof
Material,1991,4
(1):
50
【10】日本超超临界锅炉用管子钢的开发[J].动力工程,1998,(02):
18
【11】Y.sawaragi.PropertiesofaNew18-8AusteniticStainlessSteelTube
Super304HforFossilFiredBoilersaftertemperature
Strength[J].SumitomoSearch,1994,10:
56
【12】林肇杰,程世长,刘正东.锅炉和电站用钢展望.北京:
钢铁研究总院,
1994,4
【13】朱平,赵建仓,柴晓岩等.SUPER304H奥氏体耐热钢焊接材料匹配与接头
性能研究[J].2007年4月第八卷第4期.
【14】孙叶柱.用于超超临界锅炉的Super304H材料的性能[J].电力建设,2003
年9月,第24卷:
14-15
【15】SumitomoMetalIndustries,Ltd..PropertesofSUPER304HSteel
Tubes[A].日本住友交流资料,1999,909F-No.3518
【16】杨富.1000MW级超超临界火电机组锅炉用新型耐热钢的焊接[J].中国电
力,2005,38(8):
48-52.
【17】齐向前,田旭海.焊后热处理对T92钢焊接接头组织及性能的影响.理化检
验-物理分册.2008年第44卷(3):
115-116.
【18】王学译.含W的9Cr铁素体钢焊缝金属的析出性能.新型9-12%Cr系列
热强钢焊接技术资料选编,北京电机工程学会焊接专业委员会,2005
【19】王亮,刘宗德,陈鹏,李红川.T92钢时效硬度变化试验及蠕变寿命预测
研究.压力容器.2008年第184期第25卷:
2-3
【20】CarlD.Ludinetal.Aliteraturereviewoncharacteristicsofhigh
temperatureferriticCr-Mosteelsandweldments.WRCBulletin,454:
1-35
【21】王建.电站锅炉新型耐热钢焊接质量的管理与控制.锅炉技术.2009年3月
第40卷第2期:
45-46.
【22】王红鸿,牛明安,孙咸.焊后热处理对P91、P92钢焊缝韧性的影响.超超临
界机组锅炉用钢及焊接技术协作网第二次论坛大会论文集,西安,2007:
29-35
【23】张筑耀,AdamMarshall,GrahamHolloway.超超临界机组用T/P92钢焊缝
金属的性能及其影响因素.超超临界机组锅炉用钢及焊接技术协作网第
二次论坛大会论文集,西安,2007:
40-41
【24】EllisFV,ViswanathanR.ReviewofTypeIVcrackinginpipingwelds.
Integrityofhightemperaturewelds,London,Prof.PublishingLtd,1998:
125–34.
【25】TabuchiM,WatanabeT,KuboK,MatsuiM,KinugawaJ,AbeF.Creep
crackgrowthbehaviorintheHAZofweldmentsofWcontaininghighCrsteel.IntJ.PressureVesselsPiping,2001(78):
779–784
【26】李亚江,王娟,刘鹏.异种难焊材料的焊接及应用.北京:
化学工业出版社,
2003.12
【27】刘钢,王真国.“奥氏体不锈钢与碳素钢铸件的焊接”,《造船技术》1995,
(2):
32-34.
【28】HansAstromandLarsErikStridh.“Weldingofstainlesssteelsinthebuilding
ofchemicaltankers".《WeldingintheWorld)),1995,36(6).
【29】C.D.Lundin.“Dissimilarmetalwelds-transitionjointsliteraturereview".
《WeldingJournal》,1982,61
(2):
58-s-63-s.
【30】钱昌黔,《耐热钢焊接》.北京:
水利电力出版社,1988.
【31】何康生.曹雄夫.《异种金属焊接》,北京:
机械工业出版社.1986.
【32】刘中青,邸斌.《异种材料焊接》.北京:
科学出版社,1991,P.21-
【33】凌文俊“.不锈钢堆焊界面的氢致剥离裂纹及其防止”《.化工机械》,1990,
17
(1):
49-56.
【34】中国机械工程学会焊接学会.《焊接手册》(第2卷):
北京:
机械工业出版社,
1992,p.615-651.
【35】根本正,佐佐木良一,幡谷文男.“异种金属溶接-高温强度”,《溶接学
会志》,1974,32(7):
595-602.
【36】丛欣滋.“铁素体--奥氏体异种钢接头高温失效原因分析”.《焊接学
报》.1989,19-29.
【37】ToshioFujita,Heat-resistantSteelsforAdvancedPowerPlants,Advanced
Materials&Processes.1992,141(4):
42-45.
【38】顾海澄,对日本超级钢规划的透析和对我国机械、钢铁工业的政策建议,
1998(内部资料)
【39】T.Yokoyama.F.Masuyama,ApplicationofBoilerMaterialsforUltra-high
TemperatureandHighPressurePowerPlants,TheThermalandNuclear
Power(inJapaneae),1994,45(11);43-54.
【40】.郑隆宾,陈景毅编译,最新锅炉高温材料开发动向,锅炉制造,1997,2:
67-80.
【41】杨富,李为民,任永宁等.超(超)临界锅炉用新型铁素体耐热钢的现状与发
展.超(超)临界锅炉用钢及焊接技术论文集,苏州,2005(3):
30-37
【42】何康生,曹雄夫.《异种金属焊接》,北京:
机械工业出版社.1986.
致谢
本课题的研究工作自始至终得到了张忠文老师、李新梅老师的悉心指导。
在实验中,老师渊博的知识,严谨的治学态度,高效率的工作作风和敏锐的洞察力使我受益匪浅;在生活上,老师更是给予了很大的关怀。
正是由于两位老师的全力支持才使我顺利完成大学阶段的学习。
在此论文完成之际,谨向关心和培养我的老师表示崇高的敬意和衷心的感谢!
在论文研究工作期间,本组的师兄祝汗卿、唐凡给予了理论上的指导和试验上的帮助,在此表示诚挚的感谢!
特别感谢宿舍同学李勇、李佩、孙帅等人在写论文期间生活中给予本人的无私帮助。
衷心感谢所有曾在学习、生活和工作中给予我关心、支持和帮助的老师、同学和朋友。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 异种钢 接头