SA-335P92新型马氏体钢的焊接工艺研究

摘要

自华能玉环我国首台1000MW级的超超临界锅炉投运以来，超超临界锅炉机组由于其高效节能环保等特点，在我国火力发电中得到越来越广泛的应用。哈尔滨锅炉厂有限责任公司在玉环3＃和4#及以后的超级超临界机组中均开始选用SA-335P92材料取代1#、2#机组使用的SA-335P122材料。SA-335P92钢是国外近年来研制的锅炉用新型马氏体耐热钢。该材料研制过程中，开发商对原材料的综合性能进行了必要的研究工作，但对其焊接性研究甚少，而焊接性的研究直接影响该钢种的推广应用，乃至对超超临界锅炉的开发与应用。 本文根据哈尔滨锅炉厂生产应用的需要，对该材料的工艺焊接性、焊接材料的选择、产品接头的工艺评定等进行了系统的试验研究。
　　Y型坡口拘束试验的结果表明，该材料具有一定的焊接冷裂纹倾向。预热温度高于150℃时就可以避免冷裂纹的发生。考虑到实际生产条件和产品结构的复杂性，推荐产品焊接时钨极氩弧焊的最低预热温度为150℃，埋弧焊和焊条电弧焊的最低预热温度为200℃。通过热模拟试验预测了焊接热影响区的组织和性能。结果表明：焊后热处理温度700℃以下时，HAZ粗晶区韧性降低并产生脆性断裂，其断口呈解理或准解理断裂形式。而当焊后热处理温度为750℃时，断裂表面存在韧窝，微观呈韧性断裂性质，冲击韧性较高。推荐采用的热处理温度为755±15℃，保温时间不小于4小时的热处理工艺。对于壁厚大于100mm的工件，应适当延长热处理保温时间。
　　在对 SA-335P92钢的焊接性进行评价的基础上，对日本神户制钢所、英国曼彻斯特、德国蒂森和奥地利伯乐提供的焊接材料进行了化学成分分析和焊后力学性能试验。结果表明，采用日本神户制钢所的焊接材料所焊接接头的综合性能较好。通过对SA-335P92焊接性能的综合分析，结合对该材料实际焊接操作特点的摸索，成功地完成了玉环、泰州等超超临界锅炉末级过热器集箱及主蒸汽管道的焊接，目前该产品已经安全运行近两年。

目录

SA-335P92新型马氏体钢的焊接工艺研究

STUDY ON WELDING TECHNOLOGY OF SA-335P92 MARTENSITE STEEL

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题来源与选题意义

1.2 国内外相关领域的研究现状

1.3 课题的主要研究内容

第2章 试验材料设备和方法

2.1 试验材料

2.2 焊接工艺及试验设备

2.3 微观组织观察

2.4 性能测试

2.4.1 斜Y型坡口裂纹试验

2.4.2 热模拟试验

2.4.3 焊接接头及熔敷金属的拉伸试验

2.4.4 焊接接头的弯曲试验

2.4.5 焊缝及热影响区的冲击试验

2.4.6 焊缝金属的高温蠕变性能试验

第3章 SA-335P92钢的工艺焊接性评价结果

3.1 工艺焊接性试验概述

3.2 斜Y型坡口焊接裂纹试验结果及分析

3.2.1 斜Y型坡口焊接裂纹试样制备

3.2.2 斜Y型坡口焊接裂纹试验结果分析

3.3 热模拟试验结果及分析

3.4 本章小结

第4章 SA-335P92钢焊接材料的研究

4.1 对SA-335P92钢焊接接头性能的要求

4.2 SA-335P92主要焊接材料焊接性试验

4.2.1 试验焊接材料的选择

4.2.2 焊接性试验的工艺参数

4.2.3 焊接性试验焊材的化学成分

4.3 SA-335P92主要焊接材料焊接性试验结果

4.3.1 力学性能结果

4.3.2 焊接工艺性及微观组织试验结果

4.4 SA-335P92主要焊接材料焊接性试验结果分析

4.4.1 焊接材料熔敷金属力学性能的结果分析

4.4.2 元素过渡方式的结果分析

4.4.3 高温蠕变强度的分析

4.5 本章小结

第5章 焊接工艺评定及生产应用

5.1 焊接热循环的选择

5.2 M-GTAW+SMAW对接工艺评定

5.3 M-GTAW+SMAW+SMW对接试验

5.4 生产应用

5.5 本章小结

结论

参考文献

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致谢

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