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异种钢焊接接头高温时效碳迁移的有限差分计算

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焊接学报 2001年第4期22卷 77-80页

作者：杨厚君石岗章应霖吕文广曹晟国家电力公司华中公司武汉430077 武汉大学武汉430072

异种钢焊接接头碳迁移规律的解析解已被很多学者所研究 ,由于其假定条件的理想化 ,使得解析解与实际结果相差较大。本文试图采用有限差分法寻求碳迁移的数值解 ,并利用扩散通量和扩散驱动力活度的知识处理了网络的内边界问题 ,讨论了有... 详细信息

异种钢焊接接头碳迁移规律的解析解已被很多学者所研究 ,由于其假定条件的理想化 ,使得解析解与实际结果相差较大。本文试图采用有限差分法寻求碳迁移的数值解 ,并利用扩散通量和扩散驱动力活度的知识处理了网络的内边界问题 ,讨论了有限差分方程的稳定性、收敛性以及对边界条件的稳定性。计算结果表明 ,用有限差分法进行异种钢接头界面碳迁移状态辨识与试验结果碳分布的趋势较为接近。

关键词：异种钢焊接接头碳迁移有限差分法高温时效

超超临界火电机组异种钢焊接接头高温断裂机理综述

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机械工程学报 2022年第24期58卷 58-83页

作者：康举王启冰王智春韩哲文左月张华焦向东北京石油化工学院机械工程学院北京102617 北京石油化工学院能源工程先进连接技术北京市高等学校工程研究中心北京102617 华北电力科学研究院有限责任公司北京100045

我国现役超超临界(Ultra-supercritical,USC)火电机组锅炉受热面管系中有大量由铁素体耐热钢与镍基合金/奥氏体耐热钢构成的异种钢焊接接头(Dissimilar metal welded joints,DMWJs)。生产实践表明,大量的DMWJs在服役7万~10万h后发生早... 详细信息

我国现役超超临界(Ultra-supercritical,USC)火电机组锅炉受热面管系中有大量由铁素体耐热钢与镍基合金/奥氏体耐热钢构成的异种钢焊接接头(Dissimilar metal welded joints,DMWJs)。生产实践表明,大量的DMWJs在服役7万~10万h后发生早期失效,使用寿命远低于设计寿命30年或20万h。DMWJs早期开裂事故的频发,不仅对机组的安全运行造成极大危害,而且给发电企业带来了巨大的经济损失和负面的社会影响,同时也反映了当前对异种钢焊接,尤其是DMWJs高温服役性能的认识仍存在不足。为深入解析DMWJs的早期失效原因,回顾并总结了国内外近20年对9-12%Cr钢/镍基合金、9-12%Cr钢/奥氏体耐热钢DMWJs在高温蠕变、高温疲劳等高温力学性能方面的研究结果;分别从环境温度、加载应力、DMWJs的热力学特性、焊接残余应力、微观组织演变等方面,总结了不同因素对DMWJs高温断裂模式和断裂特征的影响,详细阐述了DMWJs在高温蠕变和疲劳条件下的断裂机理,归纳了当前较流行的高温断裂损伤物理模型及其发展应用。最后,本文建议了两种较为有效的可改善接头高温力学性能的方法,并对未来的研究方向进行了建议和展望。

关键词：异种钢焊接接头早期失效高温蠕变高温疲劳断裂机理

T92/Super304H异种钢焊接接头的组织结构和力学性能

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中国有色金属学报 2013年第2期23卷 396-402页

作者：张祺王家庆陈国宏刘俊建化建余新海张涛张建华汤文明合肥工业大学材料科学与工程学院合肥230009 安徽省电力科学研究院合肥230601 合肥津利能源科技发展有限公司合肥230601

采用钨极氩弧焊(GTAW)技术,采用ERNiCr-3和ERNiCrMo-3两种镍基焊丝实施T92/Super304H异种钢焊接,并对接头的显微组织结构及力学性能进行测试分析。结果表明:T92侧热影响区(HAZ)中粗晶区析出大量的第二相颗粒,细晶区则为细小的索氏体组织... 详细信息

采用钨极氩弧焊(GTAW)技术,采用ERNiCr-3和ERNiCrMo-3两种镍基焊丝实施T92/Super304H异种钢焊接,并对接头的显微组织结构及力学性能进行测试分析。结果表明:T92侧热影响区(HAZ)中粗晶区析出大量的第二相颗粒,细晶区则为细小的索氏体组织;Super304H侧HAZ奥氏体晶粒长大,晶界析出明显;ERNiCr-3焊接的焊缝组织呈胞状结构,晶粒粗大;ERNiCrMo-3焊接的焊缝组织呈柱状晶组织特征。ERNiCrMo-3焊接的接头强度、塑性及硬度较大,拉伸断裂位于Super304H母材;而ERNiCr-3焊接的接头强度、硬度较低,但冲击韧性较高,拉伸断裂位于焊缝。

关键词： T92钢 Super304H钢异种钢焊接接头微观组织力学性能

碳迁移对镍基和奥氏体焊条焊接的Cr5Mo异种钢焊接接头蠕变破断寿命的影响

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材料工程 2003年第10期31卷 19-22页

作者：巩建鸣姜勇涂善东南京工业大学机械与动力工程学院

基于节约费用和施工方便的考虑,工程应用中常采用异种钢焊接。Cr5Mo异种钢焊接接头广泛应用于炼油、石油化工等过程工业中的高温环境。针对镍基和奥氏体焊条焊接的Cr5Mo异种钢焊接接头,通过时效处理和蠕变持久实验,研究了碳迁移对蠕变... 详细信息

基于节约费用和施工方便的考虑,工程应用中常采用异种钢焊接。Cr5Mo异种钢焊接接头广泛应用于炼油、石油化工等过程工业中的高温环境。针对镍基和奥氏体焊条焊接的Cr5Mo异种钢焊接接头,通过时效处理和蠕变持久实验,研究了碳迁移对蠕变破断强度与时间的影响。研究表明,奥氏体焊条焊接的Cr5Mo异种钢焊接接头由于碳迁移蠕变破断强度下降,破断寿命减少,约为镍基焊条焊接的Cr5Mo异种钢焊接接头蠕变破断寿命的50%。

关键词：异种钢焊接接头蠕变碳迁移镍基焊缝金属

SA508/316L异种钢焊接接头的显微组织

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材料热处理学报 2013年第10期34卷 132-138页

作者：欧平孙坚张茂龙魏一上海交通大学材料科学与工程学院上海200240 上海电气核电设备有限公司上海201306 上海市核电办公室上海200031

采用ERNiCr-7(Inconel 52M)焊丝对SA508Gr.3Cl.2低合金钢与316L奥氏体不锈钢进行了填丝钨极惰性气体弧焊(TIG)试验,并利用金相显微镜、透射电子显微镜以及显微硬度计等手段对以上异种钢焊接接头的显微组织与硬度进行研究分析。结果表明... 详细信息

采用ERNiCr-7(Inconel 52M)焊丝对SA508Gr.3Cl.2低合金钢与316L奥氏体不锈钢进行了填丝钨极惰性气体弧焊(TIG)试验,并利用金相显微镜、透射电子显微镜以及显微硬度计等手段对以上异种钢焊接接头的显微组织与硬度进行研究分析。结果表明焊缝金属为粗大的树枝晶状凝固组织、晶界存在M23C6碳化物,同时晶粒内部存在少量由Ti(C,N)碳氮化合物与Al2MgO4化合物共生的双层结构夹杂物;焊接接头SA508Gr.3Cl.2低合金钢存在约3 mm范围的粒状贝氏体组织热影响区(HAZ),其显微硬度明显高于母材上贝氏体组织;焊接接头316L奥氏体不锈钢不存在明显的HAZ,其显微硬度基本没有变化。

关键词：异种钢焊接接头显微组织显微硬度

T92/HR3C异种钢焊接接头的组织结构和力学性能

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材料热处理学报 2011年第9期32卷 54-60页

作者：刘俊建陈国宏余新海王家庆化建宋有明张涛汤文明合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥230009 安徽省电力科学研究院安徽合肥230601 合肥津利能源科技发展有限公司安徽合肥230601

采用ERNiCr-3和ERNiCrMo-3两种镍基焊丝,用气体保护钨极电弧焊(GTAW)法实现T92/HR3C异种钢管焊接。研究了接头的显微组织及其力学性能,以及焊后热处理对接头组织结构及力学性能的影响等。结果表明:T92/HR3C异种钢接头焊缝为胞状树枝晶组... 详细信息

采用ERNiCr-3和ERNiCrMo-3两种镍基焊丝,用气体保护钨极电弧焊(GTAW)法实现T92/HR3C异种钢管焊接。研究了接头的显微组织及其力学性能,以及焊后热处理对接头组织结构及力学性能的影响等。结果表明:T92/HR3C异种钢接头焊缝为胞状树枝晶组织,T92侧热影响区(HAZ)主要由过热区、粗晶区及细晶区构成;HR3C侧HAZ没有明显晶粒长大的现象,但晶界、晶内有碳、氮化物析出。ERNiCrMo-3焊接接头的强度、塑性及硬度较高,拉伸断裂位于母材;而ERNiCr-3焊接接头强度、硬度较低,但冲击韧性较高,拉伸断裂位于焊缝。760℃、30 min焊后热处理,有助于改善两种焊接接头的综合力学性能。

关键词： T92钢 HR3C钢异种钢焊接接头焊后热处理组织力学性能

同方期刊数据库

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高温下碳在α-γ型异种钢焊接接头中的扩散

焊接学报 1999年第4期20卷 258-263页

作者：史春元薛继仁于启湛李亓于凤郭勇大连铁道学院大连机车车辆厂沈阳铁路局

对高温下碳在α－ γ型异种钢焊接接头中的扩散行为进行了研究。通过非线性回归分析，建立了增脱碳层厚度（Ｈ）与加热温度（Ｔ）和保温时间（ｔ）之间关系的数学模型。研究结果表明：增脱碳层的最大厚度是温度的函数，数值上等于... 详细信息

对高温下碳在α－ γ型异种钢焊接接头中的扩散行为进行了研究。通过非线性回归分析，建立了增脱碳层厚度（Ｈ）与加热温度（Ｔ）和保温时间（ｔ）之间关系的数学模型。研究结果表明：增脱碳层的最大厚度是温度的函数，数值上等于数学模型的前半部分；模型的后半部分受扩散系数的影响，是温度和时间的函数。此数学模型与试验结果具有良好的一致性，可用来估算不同条件下增碳层和脱碳层的厚度。

关键词：异种钢焊接接头焊接增碳扩散系数脱碳

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异种钢焊接接头力学性能与组织结构研究

异种钢焊接接头力学性能与组织结构研究

作者：张坤华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

近年来,火力发电向高效、节能、环保的方向不断发展,对电站锅炉提出了更高的标准和要求。过热器和再热器作为电站锅炉中的重要部件,需要使用不同性能的金属材料,因此这些部件中出现大量的异种钢焊接接头。由于异种钢焊接使用的金属材料... 详细信息

近年来,火力发电向高效、节能、环保的方向不断发展,对电站锅炉提出了更高的标准和要求。过热器和再热器作为电站锅炉中的重要部件,需要使用不同性能的金属材料,因此这些部件中出现大量的异种钢焊接接头。由于异种钢焊接使用的金属材料化学成分、组织性能等均不相同,易发生早期失效。目前针对服役状态的异种钢焊接接头失效原因的研究相对较少,有必要开展相关的研究工作。本文针对服役状态下的T91/TP347H、T22/TP347H、12Cr1MoV/TP347H焊接接头发生的爆管、泄露、开裂等失效现象,开展常温、高温力学性能和微观组织等方面的研究,查明异种钢焊接接头的失效原因,为火电机组安全运行提供理论依据。主要研究内容如下:(1)首先对T91/TP347H、T22/TP347H、12Cr1MoV/TP347H开展常温力学性能试验,试验结果表明常温拉伸断裂位置均靠近熔合线,接头的断裂侧靠近熔合线的位置应着重观察分析。T22/TP347H缺口敏感性试验表明预制缺口对焊接接头的影响不强烈,接头对预制的两类缺陷敏感性不大。(2)对T22/TP347H和12Cr1MoV/TP347H试样开展高温力学性能试验,试样低合金侧存在氧化缺口,拉伸断裂位置均位于低合金钢母材一侧,利用应力三轴度理论对焊接接头的高温短时拉伸断裂机制进行分析,上述两种接头低合金侧高温力学性能相对薄弱,现有尺寸的氧化缺口对接头高温短时拉伸性能影响较小。经T22/TP347H高温持久试验结果推出105小时的持久强度约为97MPa,高于标准要求(≥81MPa)。(3)对T91/TP347H、T22/TP347H、12Cr1MoV/TP347H进行微观组织分析,T91/TP347H组织未发现异常;T22/TP347H和12Cr1MoV/TP347H组织球化等级为2.5.0级,低合金侧熔合线处外壁的氧化缺口深度大于内壁,深度约为4070μm。能谱分析得出,T91/TP347H焊缝的打底层和盖面层的金属成分不同;T22/TP347H和12Cr1MoV/TP347H接头低合金钢侧熔合线处的“类马氏体”对接头力学性能有不良影响。分析元素含量得知,析出物主要为M23C6和NbC等。碳元素测定表明,熔合线两侧碳迁移是造成显微硬度测试中出现峰值或谷值的主要原因。

关键词：异种钢焊接接头力学性能应力三轴度显微组织能谱分析

G115/T92异种钢焊接接头的显微组织及力学性能

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材料热处理学报 2018年第9期39卷 138-144页

作者：李林平梁军赵雷徐连勇神华国华(北京)电力研究院有限公司电站高温材料微创寿命评估中心北京100025 天津大学材料科学与工程学院天津300072

利用钨极氩弧焊（GTAW）和手工电弧焊（SMAW）工艺,选用E90S-G焊丝和E9015-G焊条为焊料,对G115/T92异种钢进行焊接,研究其焊接接头的显微组织及力学性能。结果表明：接头焊缝、热影响区及母材均为典型的回火马氏体组织,T92侧焊缝及熔合... 详细信息

利用钨极氩弧焊（GTAW）和手工电弧焊（SMAW）工艺,选用E90S-G焊丝和E9015-G焊条为焊料,对G115/T92异种钢进行焊接,研究其焊接接头的显微组织及力学性能。结果表明：接头焊缝、热影响区及母材均为典型的回火马氏体组织,T92侧焊缝及熔合线附近分布有多边形的δ-铁素体,含量不高于0.3%。G115侧熔合区发现有较明显的W、Co、Mo、Cu元素稀释现象。显微硬度在紧邻焊缝的热影响区达到最大值,在不完全相变区（ICHAZ）达到最小值,且经过二次回火,母材硬度降低。接头室温及650℃高温强度与T92钢相当,低于G115钢;室温断口位于T92侧母材,高温断口位于T92侧不完全相变区。

关键词： G115钢 T92钢异种钢焊接接头显微组织力学性能