TP347H不锈钢焊接接头敏化特性分析

为明确TP347H不锈钢焊接接头敏化特性,对焊接接头进行不同条件的敏化处理.结果表明,焊接接头热影响区敏化倾向严重,敏化过程中由于Nb原子在晶界上的结合能高于Cr原子,会先形成了粗大的初级铌碳化合物,后形成细小的二次铌碳化合物.在700℃下保温时,焊接接头热影响区的敏化度呈现先提高后降低的趋势,当温度达到800℃及以上时,热处理不再提高接头热影响区的敏化度.与实际生产线上服役21000 h的F347H接头热影响区敏化特性对比,证实TP347H焊接接头650℃保温100 h即可达到敏化极限,其原因是Nb元素含量为C元素的数倍,大部分C元素与Nb元素结合形成NbC,而晶粒中扩散的C元素已与Cr元素充分结合,造成的敏化程度达到平衡状态.

固溶处理后TP347H钢弯管的显微组织及开裂的原因

TP347H不锈钢弯管在固溶处理和酸洗内壁后发现管口有裂纹。通过宏观分析、金相检验和能谱分析等研究了弯管口部开裂的原因。根据裂纹的扩展方向可以断定,弯管可能在加工或运输过程中被损伤,在外力作用下而开裂。弯管经过固溶处理后,含Nb脆性相沿晶界析出,使晶界脆化,在残余应力的作用下产生裂纹;析出相脱落导致孔洞产生,在变形应力作用下孔洞连接成蠕变裂纹,并沿晶扩展成宏观裂纹。

经长时服役的超临界锅炉T91/TP347H异种钢接头性能分析

对某超临界锅炉运行7.5万小时的T91/TP347H异种钢接头,采用金相显微镜、万能材料试验机和扫描电镜等仪器设备,研究长时服役后T91/TP347H异种钢接头的性能。结果表明:该异种钢接头薄弱区在T91熔合线处,该位置链状孔洞和脱碳层的形成大大弱化了力学性能,氧化缺口的形成加速了接头的开裂。异种钢接头各区域的冲击性能显著降低,其中焊缝冲击性能最低,实测仅为66 J。

管式加热炉用TP347H与P5炉管异种钢GTAW焊接工艺研究

针对ASME SA312 TP347H奥氏体不锈钢管与ASTM SA335 P5铁素体耐热钢管的异种钢焊接存在金属稀释、碳迁移和残余应力等问题,在考虑稀释影响的基础上,选择ER309和ERNiCr-3两种焊接材料根据是否焊后热处理以及是否堆焊隔离层制定了6种焊接工艺方案,并通过焊接试验、力学性能试验和金相检验,对比分析了不同工艺下焊接接头的性能。结果表明:外观检查和RT结果均符合相关标准要求;所有试件的抗拉强度均达到标准规定的415 MPa以上,其中最大值达到505 MPa,且断后伸长率在25%以上,TP347H侧热影响区的冲击吸收功平均值为54.0~70.5 J,均满足标准规定;直接焊接法未经焊后热处理的焊接接头P5侧母材热影响区附近硬度超标,而经焊后热处理的焊接接头硬度值均满足标准要求;经焊后热处理的焊接接头碳扩散更明显,而采用ERNiCr-3焊丝进行堆焊隔离层,并进行后热处理的焊接接头碳扩散程度最小。综合分析,ERNiCr-3堆焊隔离层+后热工艺方案得到的焊接接头性能最佳,满足标准要求,且无需进行焊后热处理,更适合现场焊接。

末级过热器12Cr2MoWVTiB/TP347H异种钢焊口失效分析

通过断口宏观形貌、硬度试验、断口微观组织等分析,研究了1 025 t/h锅炉末级过热器12Cr2Mo WVTi B/TP347H异种钢焊口运行80 000 h后的断裂失效特征。结果表明:在应力幅值较高的交变载荷作用下,12Cr2Mo WVTi B侧熔合线区域组织较差,同时存在碳迁移倾向,此处最易产生裂纹,导致失效。

T92/TP347H异种钢焊接接头的组织结构和力学性能

采用ERNiCr-3和ERNiCrMo-3两种镍基焊丝,GTAW法实现T92/TP347H异种钢管焊接。研究了接头的显微组织结构、熔合区(线)两侧的成分分布和接头的力学性能,以及焊后热处理对接头组织结构及力学性能影响等。结果表明:T92/TP347H异种钢接头T92侧热影响区(HAZ)主要由过热区、粗晶区及细晶区构成;TP347H侧HAZ没有明显晶粒长大的现象,但晶界、晶内有碳化物析出。两种焊丝焊接的T92/TP347H异种钢接头拉伸断裂面位于TP347H侧母材,焊缝强度较高;ERNiCrMo-3焊接接头的强度高于ERNiCr-3焊接接头,但塑、韧性不如后者。750℃,30 min焊后热处理,有助于降低T92侧HAZ硬度,改善接头的综合力学性能。

表面状态对TP347H钢蒸汽氧化速度的影响

研究了磨削、喷丸、细晶粒+酸洗、磨削+酸洗和15%变形+酸洗等5种状态TP347H钢试样在650℃水蒸气中氧化2 000h的表面形态和氧化速度.用蒸汽氧化炉进行蒸汽氧化试验,用扫描电子显微镜和能谱仪对氧化后试样表面氧化膜的形貌和成分进行了观察和分析,用X射线衍射(XRD)分析了表面氧化膜的结构,用减重法和厚度法测试和计算了5组TP347H试样在蒸汽中的氧化速度.结果表明:表面状态不同的试样在水蒸气中氧化时,形成的氧化膜形貌相似,但氧化速度不同.氧化速度由小到大依次为磨削试样、喷丸试样、细晶粒+酸洗试样、磨削+酸洗试样和15%变形+酸洗试样.

TP347H钢高温水蒸气氧化研究

研究了在600MW超临界机组屏式过热器TP347H管运行5000h后的高温蒸气氧化层。通过分析蒸气氧化层成分、相结构以及Cr的分布,并结合高温水蒸气存在的情况下氧化膜生长速度,提出了高温蒸气氧化层的形成机理。由Cr的扩散探讨了晶粒尺寸对TP347H管抗高温蒸气氧化性能的影响。结果表明:CrO2(OH)2的挥发导致了外层Fe的氧化物的形成,FeCr2O4内层的形成能够有效减缓蒸气氧化进程,进入稳态氧化阶段后氧化层厚度将保持不变;同时,随晶粒尺寸的减小TP347H的抗蒸气氧化性能提高。

TP347H钢600及650℃长时持久性能评估

本文利用日本国立材料研究所(NIMS)提供的不同批次、相同规格TP347H钢管持久断裂数据,对其在600℃及650℃长时持久性能进行分析,研究TP347H钢管持久断裂数据分散性及LM法常数项数值对评估可靠性的影响,其中,温度测试范围为600~750℃,最长断裂时间超过21万h。结果表明:与其他奥氏体耐热钢相比,TP347H钢持久试验数据点分布存在明显的分散性,同一测试条件对应的持久寿命可相差一个数量级及以上,相邻温区持久数据点部分重叠,因此对TP347H钢持久性能评估时需分批次进行;在使用LM法进行长时持久性能外推时,与通过数据拟合优化得到的C值相比,根据定义获得的C值在很大程度上可以降低对长时持久性能的过高估计。

激光诱导不同表面状态TP347H钢的等离子体光谱特性

选用火力发电厂锅炉受热面现场服役TP347H作为研究对象,研究不同样品表面状态(打磨和未磨)的等离子体光谱特性.实验结果表明:随着激光击打次数的增加,两种不同状态条件下获得的光谱数据的变化趋势存在较大差异;对于未磨样品,在击打的过程中可连续探测到很强的Ca的特征谱线;而对于打磨样品,只在刚开始的几个激光脉冲中存在Ca的特征谱线.对TP347H本身含有的元素Fe、Mn来说,未磨状态时,随着激光击打次数的增加,绝对光谱强度先迅速增加,然后又慢慢减小;打磨后的样品,随着激光击打次数的增加,绝对光谱强度先迅速增加,之后在一定范围内趋于稳定.未磨样品表面存在积灰黏结以及氧化层,会在一定程度上增强探测的光谱强度、等离子体温度及电子密度,而打磨之后有助于获取更加稳定的光谱数据.

超(超)临界火电机组T91和TP347H焊接性分析

通过珠海发电厂中港合资项目1期工程2×600MW燃煤发电机组超临界压力和超570℃高温的锅炉制造及安装,在锅炉受热面中的再热器、过热器、省煤器和主蒸汽管路和联箱采用了国外生产的铁素体SA213—T91(采用国家标准GB5310—T91)和国外生产的奥氏体SA213—TP347H耐热钢,经分析阐述了两种耐热钢的金属特点和焊接性.通过试验,确定了T91钢和TP347H钢在锅炉生产和运行过程中产生裂纹、腐蚀、脆化等缺陷的主要因素.有针对性的采取了相应的工艺措施,进行了母材和焊接材料的工艺评定,获得了优良的焊接接头.有利于推广使用T91和TP347H耐热钢超(超)临界火电机组锅炉的制造.

TP304H和TP347H高温水蒸气的氧化动力学行为

为了研究TP304 H和TP347 H在不同温度下的水蒸气氧化情况,采用不连续称重法对TP347 H和TP304 H钢的高温水蒸汽氧化动力学进行了研究.结果表明:在560℃、590℃、620℃和650℃温度下TP347 H和TP304 H钢的氧化动力学曲线均遵循抛物线(Δm=ktz);TP347 H钢在水蒸气中的抗氧化性能比TP304 H钢好;随着温度的升高,TP347 H和TP304 H钢氧化速率加快,且在590℃到620℃温度段两种材料的氧化速度均变化较快.

T91/TP347H异种钢焊接接头性能分析

近年来,随着大容量、高参数和低排放的超(超)临界机组的大力发展,相应地对电站设备中的金属部件要求也越来越高,因此在这些机组的受热面中不可避免地存在为数较多的异种钢焊接接头,如铁素体钢T91和奥氏体钢TP347H异种钢焊接接头。由于异种钢焊接接头处经常会发生开裂等早期失效现象,针对此问题开展了异种钢焊接接头的性能分析试验研究,主要研究对象为奥氏体钢TP347H和马氏体钢T91异种钢焊接接头,试验研究了接头各微区的显微组织、显微硬度及其力学性能,并利用扫描电镜进行能谱分析,得出相关结论,为异种钢焊接接头在长期高温、高压状态下安全运行以及其可靠性提供参考依据。

硼对奥氏体耐热钢TP347H热加工性、组织和力学性能的影响

试验钢以超临界锅炉用奥氏体耐热钢TP347H(%:0.07C、17.98Cr、10.78Ni、0.70Nb、0.026 7N)为炉料,用25 kg真空感应炉在氩气保护下熔炼,并加入0～0.16%B。结果表明,当加B量≥0.02%时,试验钢奥氏体晶粒明显粗化,1200～950℃锻造时锻坯开裂。当加B量约0.01%时,奥氏体耐热钢TP347H具有最佳的综合性能:钢的室温抗拉强度为615 MPa;750℃,120 MPa钢的持久寿命为230 h,伸长率为42%。

夹杂物对TP347H不锈钢Φ108 mm×15 mm荒管裂纹缺陷的影响和工艺改进

试验TP347H钢(/%:0.08C,0.36Si,1.27Mn,0.020P,0.000 5S,18.10Cr,10.80Ni,0.78Nb,0.007Cu)Φ108 mm×15 mm荒管的生产流程为:铁水预处理-90 t K-OBM-S熔炼-VOD-LF-220 mm×220 mm方坯连铸-热轧Φ110 mm管坯-穿孔成荒管。对荒管内壁酸洗检验后发现批量间断无规律的裂纹缺陷。经检测确认荒管内壁缺陷是由于外来大型复合夹杂物在基体形成"夹层",在锥形挤压穿孔过程中,基体金属受力不均匀产生破裂,导致形成内壁裂纹。通过延长LF弱搅拌和镇静时间,保持中间包钢水容量20 t,提高浸入式水口质量,水口烘烤温度由≥800℃提高至≥1 000℃,使管坯中各类夹杂物为0～1.0级,荒管内壁缺陷率由3.41%下降至0.01%以下。

电站锅炉用TP347H不锈钢无缝管工艺的开发

太钢采用铁水预处理+30 t电弧炉熔化合金钢水-75 t K-OBM-S吹炼-VOD处理-LF精炼-5．6 t铸锭开坯(或220 mm×220 mm铸坯)-Φ100 mm管坯穿孔-冷轧(冷拔)流程,生产了Φ38 mm×6．6 mm TP347H (1Cr19Ni11Nb)钢无缝管。结果表明,通过控制[O]≤30×10-6、[H]≤3×10-6、As≤0．003 0％、Pb、Sn、Sb、Bi分别≤0．001 0％以及钢中C含量0．06％～0．08％、Nb含量0．6％-0．8％,钢管具有优良的冷、热加工性能,其各项性能均满足ASME和GB标准的使用要求。

TP347H不锈钢厚壁管道的焊接

论述了TP347H不锈钢厚壁管道的焊接技术要求,主要包括TP347H的化学成分、焊接性能、焊接方法和焊材选用、热处理制度的确定,以及焊接工艺参数、焊接要求、焊后热处理和焊缝返修等内容。

TP347H与T23小径管的焊接工艺及缺陷形成机理

目前,600MW超临界机组锅炉内的末级过热器管、高温再热器管等大多采用TP347H奥氏体不锈钢来替代T91马氏体耐热钢,以提高管子承受高温的能力,而进口集箱却使用SA335P22或SA335P23钢材,这样,存在SA213-T23引出短管与SA213-TP347H小管异种钢的焊接熔合比问题。为此,介绍了TP347H钢与T23小径管异种钢焊接工艺及可能出现的缺陷,并提出处理缺陷的一些常规方法。最后强调以未熔合缺陷对焊接质量影响最大。

TP347H不锈钢与12Cr2MoWVTiB(G102)耐热钢异种钢焊口试验分析

文章对运行55221.64h的TP347H不锈钢与12Cr2MoWVTiB(G102)耐热钢异种钢焊接接头进行了试验研究,结果表明,G102侧热影响区为整个焊接接头的薄弱环节,鉴于该类焊接接头G102侧热影响区冲击值很低,建议尽早更换。

T91/TP347H管接头焊接工艺试验研究

对火力发电厂经常使用的马氏体耐热钢(T91)/奥氏体钢(TP347H)异种钢焊接管接头在立焊位置进行工艺试验研究。确定了焊接工艺参数,对焊接接头进行了拉伸、弯曲、冲击等力学性能试验、金相组织分析以及应力腐蚀试验。结果表明采用钨极氩弧焊(TIG)的接头性能优于TIG焊打底手工电弧焊盖面的接头性能。