T91钢与12Cr1MoV钢的管管TIG焊对接接头组织和性能研究

摘要

随着电力工业的迅速发展，高参数、大容量机组不断涌现，对钢管材料的力学和抗应力腐蚀等性能提出了更高的要求。T91／P91马氏体耐热钢以其良好的高温持久强度、热稳定性和高温抗蠕变能力等综合性能，在电站锅炉的高温过热器、再热器及主蒸汽管道上获得越来越广泛的应用。T91钢与12Cr1MoV钢相比，含碳量降低20%，这两种钢的成分也有很大的差异，接头组织也会不均匀，所以焊接的时候会出现很多问题。本课题针对T91钢与12Cr1MoV钢的管管TIG焊对接接头进行研究，对异种耐热钢焊接接头进行模拟条件下的腐蚀研究，分析接头各区域的腐蚀行为，同时观察腐蚀产物，为工厂实际生产进行工艺指导。 采用不同的TIG焊接参数，选用ER55-B2-MnV焊接材料，对壁厚为5mm的T91和12Cr1MoV两种耐热钢管材进行焊接。对焊接试管进行力学性能试验并观察其焊接接头宏观形貌各区域显微组织差异，测试了其显微硬度，并对异种钢对接接头进行了3.5%NaCl溶液的浸泡试验、电化学腐蚀试验、应力腐蚀实验，分析了不同焊接工艺参数下焊接接头的耐腐蚀性能。 实验发现不同工艺参数对焊缝成形及焊缝力学性能有显著的影响，电流为100A和120A的成形比140A的焊缝成形明显好，并且焊接电流在120A时接头的力学性能达到最优。母材、热影响区、焊缝的显微组织差异较大，T91母材的显微组织是马氏体，12Cr1MoV母材的显微组织是珠光体和铁素体，热影响区与焊缝区域过渡明显，焊缝区的显微组织不均匀。由于淬硬组织的存在使得T91侧热影响区硬度最高。由于12Cr1MoV母材的显微组织是珠光体和铁素体，其硬度值最低。 焊缝区域的显微组织是影响焊接接头的耐腐蚀性能的主要因素，焊缝区是粗大的马氏体组织且组织不均匀，耐腐蚀能力较差。T91侧热影响区的组织不均匀，导致耐腐蚀性能比T91母材更差。浸泡腐蚀和电化学腐蚀试验可知，120A焊接的焊接接头成形好，其耐腐蚀性能好，100A焊接接头耐腐蚀性能比120A更差，140A所焊焊接接头成形差，其耐腐蚀性能也差。 采用恒变形法进行应力腐蚀试验的过程中，试样中部分弹性形变转变为塑性变形，随着试验的进程，产生的塑性变形也愈大，从而导致试样承受的应力下降，使得试验始终无法获得裂纹。拉伸试验产生的塑性变形对T91/12Cr1MoV异种钢焊接接头的腐蚀性能有影响，由于拉伸产生5%的塑性变形，试样的腐蚀性能整体不如未拉伸试样。

目录

第1章 绪论

1.1 选题依据及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题的研究内容

第2章 试验条件及方法

2.1 试验条件

2.2 试验方法

第3章 T91/12Cr1MoV焊接接头成形及组织分析

3.1 工艺参数对焊缝成形和组织的影响

3.2本章小结

第4章 T91/12Cr1MoV焊接接头的力学性能分析

4.1 T91/12Cr1MoV焊接接头的拉伸性能分析

4.2 T91/12Cr1MoV焊接接头的面弯、背弯试验分析

4.3 T91/12Cr1MoV焊接接头显微硬度分析

4.4本章小结

第5章 T91/12Cr1MoV焊接接头的耐腐蚀性能分析

5.1 在3.5%NaCl溶液中的浸泡腐蚀行为

5.2 在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为

5.3焊接接头恒变形应力腐蚀分析

5.4 焊接接头预拉伸变形腐蚀性能

5.5本章小结

第6章 结论

参考文献

致谢

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