国产T23钢焊接接头组织与性能研究

摘要

T23钢是针对电站锅炉再热器、过热器用管材的发展要求而设计出来的新型耐热钢。宝钢在2002年成功研制出了国产T23钢，并受到国内各大锅炉厂的欢迎。但到目前为止，对国产T23钢焊接接头组织及力学性能的研究还欠深入，对其焊接接头是否需要进行焊后热处理没有定论。
　　本文采用常温冲击及光镜、扫描电镜等试验和分析方法，研究了焊后热处理工艺对国产T23钢焊接接头显微组织和力学性能的影响;采用焊接热模拟技术获得过热区试样，对其进行高温短时拉伸试验，得出过热区在不同热输入下高温再热性能，并对其再热裂纹敏感性进行了研究;同时利用ANSYS有限元软件对T23钢含Ⅴ型缺口受拉圆棒的塑性应力场进行了数值模拟。
　　研究结果表明:
　　(1)国产T23钢在试验条件下需要进行焊后热处理。740℃和760℃回火后，接头冲击韧性达到较好水平。
　　(2)焊态下T23钢焊缝为粒状贝氏体和少量铁素体组织，经高温回火，不稳定M/A小岛分解，微细析出物增加，740℃和760℃回火后，为回火贝氏体和少量铁索体组织。焊态下的过热区为贝氏体和少量板条马氏体组织，随回火温度的提高，板条马氏体转变为回火索氏体,经740℃和760℃回火后，得到回火贝氏体和少量回火索氏体组织。
　　(3)单次热循环作用下，低热输入下的过热区高温短时拉伸性能较好于高热输入。
　　(4)高温短时拉伸试验时，高温再热使得晶界结合力相对弱化，并由于应力的作用，在晶界处最先形成孔洞核心，分散的孔洞不断长大，并连接成小片形成微裂纹，最终导致沿晶脆断;国产T23钢再热裂纹非常敏感，720～740℃为再热裂纹最敏感温度区间。
　　(5)含缺口圆棒在单向拉伸条件下，试样缺口尖端附近处于多向应力作用状态，产生了“缺口强化”效应，等应力线呈不规则状由缺口尖端向外扩散;环境温度对T23钢缺口敏感性产生了重要影响。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 电站锅炉用铁素体耐热钢概况

1．3 T23钢概述

1．3．1 T23钢简介

1．3．2 合金元素对T23钢的作用

1．3．3 主要性能

1．3．4 热处理工艺与组织

1．4 T23钢的焊接研究现状

1．4．1 焊接裂纹敏感性

1．4．2 焊缝韧性

1．4．3 焊接热影响区韧性

1．5 金属材料含V型缺口断裂研究现状

1．6 主要研究内容

2 国产T23钢对接焊接头组织与性能

2．1 试验材料及设备

2．1．1 试验材料

2．1．2 试验设备

2．2 试验方案

2．2．1 试验方法

2．2．2 试验参数

2．2．3 试样制备

2．2．4 焊后热处理工艺

2．3 试验结果及分析

2．3．1 维氏硬度

2．3．2 冲击韧性

2．3．3 冲击断口

2．3．4 显微组织

2．4 焊后回火处理对接头性能的影响

2．5 本章小结

3 国产T23钢过热区高温短时拉伸性能及再热裂纹敏感性研究

3．1 试验材料及试验设备

3．2 焊接过热区热模拟参数

3．3 过热区高温短时拉伸试验

3．4 试验结果与分析

3．4．1 拉伸性能

3．4．2 断口附近的组织特征’

3．4．3 断口形貌特征

3．5 国产T23钢再热裂纹形成机理

3．7 本章小结

4 T23钢含缺口圆棒受拉时塑性应力场的有限元分析

4．1 计算模型与方法

4．2 计算结果及分析

4．2．1 缺口前端Von Mises正应力σy

4．2．2 不同温度下的Von Mises等效应力

4．2．3 缺口前端等效塑性应变εi

4．2．4 缺口前端应力状态对材料断裂的影响

4．3 本章小结

5 结论

致谢

参考文献

在校期间发表的论文