F91钢窄间隙热丝TIG焊接接头高温持久性能及组织演变

摘要

F91钢是美国在20世纪70年代开发研制的应用于火力发电厂的锅炉蒸汽管道、导管、再热器、集热箱等高温部件的热强钢。该钢具有较高的许用应力、持久强度和疲劳强度,且蠕变抗力和耐腐蚀性优异等诸多优点,现今已在世界各国火力发电厂得到广泛应用,取得了良好的经济效益。
　　为了研究F91钢焊接接头的服役性能,本课题通过对F91钢进行窄间隙热丝TIG焊接,并对其接头在关键服役温度600℃下的高温持久性能进行研究,并研究高温持久试验对其接头性能的影响。同时,利用扫描电镜和透射电镜分别研究接头各区域(包括焊缝和热影响区等位置)在高温持久后的组织结构的变化,包括第二相形貌和成分转变等,分析了高温持久过程对组织性能的影响规律。
　　研究结果表明,F91钢窄间隙热丝TIG焊接接头在600℃下1000小时的持久强度达到了122MPa,且焊缝部位的高温持久强度满足甚至强于国产 P91钢600℃条件下的持久强度。扫描电镜结果表明焊缝中不利于高温性能的第二相在晶界析出的总量也少于母材,能谱分析结果表明从第二相成分中碳化物合金元素总量来看,焊缝中析出第二相合金元素总量同样比母材中的少。透射电子衍射花样表明第二相主要为含 Cr、Mo等合金元素的M23C6型化合物,它的聚集长大和元素的富集导致了固溶强化和晶界强化作用的减弱,从而造成持久后试样各区域强度下降。且这两种弱化作用的程度均为焊缝<热影响区<母材,因而造成了母材部位成为持久断裂的薄弱环节。试验结果表明热丝TIG焊焊接工艺使得F91钢焊接接头具有较高的性能,很大程度上保证了其热强性,使得焊接接头部件高温安全服役得到保障。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2金属的高温力学性能

1.3钢的高温强化形式

1.4高温合金钢在长期运行中组织演变

1.5 T/P/F91钢焊接性的研究现状

1.6 课题研究的意义

1.7 课题研究内容

第二章 研究方法

2.1实验材料

2.2实验方法

第三章F91钢TIG窄间隙热丝焊接接头高温持久性能

3.1 引言

3.2 试验结果与分析

3.3 本章小节

第四章F91钢TIG窄间隙热丝焊接接头组织演变扫描电镜分析

4.1引言

4.2 SEM观测结果

4.3 EDAX能谱分析结果

4.4 本章小结

第五章F91钢TIG窄间隙热丝焊接接头组织演变透射电镜分析

5.1 引言

5.2 透射电镜分析结果

5.5 本章小节

第六章结论

参考文献

致谢

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