厚壁TP347钢管焊接接头再热裂纹敏感性试验研究

摘要

随着石油化工加氢系列装置大型化,用于装置高温高压部位的厚壁TP347钢管焊接接头在热处理后,以及管道使用一段时间后,焊接接头出现再热裂纹的问题比较突出。目前缺乏对高温下厚壁TP347焊接接头残余应力松弛、材料演化损伤等方面的深入研究。针对以上问题,开展了厚壁TP347钢管焊接接头900℃高温恒载试验和750~900℃温度区间高温慢拉伸试验。结果表明:厚壁TP347钢管焊接接头在900℃时的再热裂纹临界断裂应力为24 MPa,该应力已远低于80%母材高温屈服强度,说明该温度下焊接接头具有较高的再热裂纹敏感性;高温慢拉伸试验结果表明:850~900℃区间焊接接头具有较高再热裂纹敏感性,750~800℃焊接接头稍微具有再热裂纹敏感性,随着温度升高,再热裂纹敏感性增大。采用光学金相、扫描电镜以及能谱分析等微观方法进行研究分析,发现厚壁TP347钢管焊接接头具有较高再热裂纹敏感性,这是因为高温加速了Cr, Nb, Mn, Si等元素向晶界扩散,晶界聚集析出大量的碳化物,降低了晶界的塑性。因厚壁管道具有较大的焊接残余应力,高温下,在应力作用下晶界产生孔洞,孔洞合并导致了裂纹沿着晶界扩展。