马氏体/贝氏体耐热钢焊接接头的界面蠕变损伤行为

采用脉冲氩弧焊接工艺、高温加速模拟、高温持久实验研究了不同焊缝蠕变强度匹配条件下马氏体耐热钢9Cr1MoVNbN与贝氏体耐热钢12Cr2MOWVTiB异种钢焊接接头的高温强度、界面蠕变损伤及破坏特征．研究结果表明，焊前523K预热、焊后1023K×1h回火条件下，接头的力学性能优异．加速模拟运行500，1000和1500h后低匹配焊接接头的界面蠕变损伤最严重，发生了界面蠕变断裂，早期失效倾向较大；中匹配接头的蠕变损伤最小，仅发现个别孤立蠕变孔洞，早期失效倾向最小，中匹配接头在923K下的持久强度（σ10^5）与低匹配接头比较接近；高匹配接头在923K下的持久强度（σ10^5）最低，蠕变孔洞几乎连成裂纹，蠕变损伤和早期失效较大．因此，对于上述异种钢焊接接头采用中匹配焊缝较为合理．

马氏体/贝氏体异种耐热钢焊接接头的力学性能及界面失效

采用脉冲氩弧焊接工艺、高温加速模拟工况、高温持久、常温力学性能试验研究了不同焊缝强度匹配条件下,马氏体耐热钢9Cr1MoVNbN与贝氏体耐热钢12Cr2MoWVTiB异种钢焊接接头的力学性能、高温强度、蠕变损伤及界面破坏特征。研究结果表明,焊前预热250℃,焊后回火750℃×1 h条件下,加速模拟运行500h、1 000 h、1 500 h后低匹配焊接接头的界面蠕变损伤较严重,力学性能下降明显,失效倾向较大;而中匹配接头的蠕变损伤及失效倾向较小,中匹配与低匹配接头的持久强度比较接近:而高匹配接头的持久强度最低。因此,对于9Cr1MoVNbN/12Cr2MoWVTiB异种钢焊接接头采用中匹配比较合适。

马氏体/贝氏体异种耐热钢焊接接头界面蠕变失效数值模拟

采用有限元法对高、中、低匹配马氏体T91与贝氏体G102异种耐热钢接头在560℃、不同外加轴向拉应力条件下的蠕变最大主应力、von Mises等效应力进行数值模拟,并通过加速试验对模拟结果进行验证。结果表明,低匹配接头焊缝/G102界面附近最大主应力数值很高,蠕变孔洞易于在焊缝/G102界面形成。高匹配接头焊缝/低强母材界面的最大应力和von Mises等效应力数值很高,孔洞易于形核、扩张。中匹配接头焊缝/G102界面附近最大主应力和von Mises等效应力最小。加速试验后低匹配接头焊缝/G102界面发生蠕变断裂,高匹配接头焊缝/G102界面处的蠕变孔洞几乎连成裂纹,中匹配接头焊缝/G102界面附近的晶界仅存在个别孤立蠕变孔洞,早期失效倾向最小。数值模拟结果与加速试验结果一致。

马氏体/贝氏体异种耐热钢接头焊接应力数值模拟

采用热弹塑性有限元方法对马氏体耐热钢9Cr1MoVNbN(T91)与低合金贝氏体耐热钢12Cr2MoWVTiB(G102)异种钢接头的温度场、应力场进行了数值模拟;并比较了接头在不同焊接线能量条件下的温度场、应力场。模拟计算结果表明,由于异种钢接头热物理性能的差异,其焊接温度场和应力应变场均不对称。由于T91的导热系数小于G102,加热过程中,G102侧的升温速度较快。而在冷却过程中,T91侧的温度梯度较G102侧小,而热影响区更宽。焊后T91钢一侧的应力梯度小于G102,但高应力区域比G102一侧宽。通过对模拟结果的比较分析,从降低焊接残余应力的角度出发,采用小线能量可减少接头中的拉伸残余应力。

焊缝蠕变强度对马氏体/贝氏体异种钢接头界面蠕变损伤的影响

采用脉冲氩弧焊接工艺、高温加速模拟、扫描电镜观察研究了不同焊缝蠕变强度匹配条件下,马氏体耐热钢(9Cr1MoVNbN)与贝氏体耐热钢(12Cr2MoWVTiB)焊接接头的界面蠕变损伤、破坏特征及早期失效倾向。结果表明,焊前预热250℃,焊后回火750℃×1h条件下,加速模拟运行500,1000,1500h后低匹配接头中焊缝/贝氏体钢界面的蠕变损伤最严重,发生了界面蠕变断裂,早期失效倾向较大;而高匹配接头中焊缝/贝氏体钢界面的蠕变孔洞几乎连成裂纹,蠕变损伤和早期失效较大;而中匹配接头的界面蠕变损伤程度最轻,仅发现少量孤立蠕变孔洞,早期失效倾向最小。

12Cr2MoWVTiB钢中厚壁小管焊接工艺

将中厚壁小管12Cr2MoWVTiB(钢102)应用于300MW火力发电机组中，针对其特点(壁厚)确定合适的焊接材料和具体可行的焊接工艺，使其达到试验检验要求，从而取得令人满意的效果。