楊文佳 樊繼理

摘 要：本文通過分析SA335P92鋼焊接接頭分別進(jìn)行1-6次焊后熱處理后其拉伸性能、沖擊性能、硬度和金相組織等理化性能，找出了多次熱處理后焊接接頭力學(xué)性能的變化規(guī)律。試驗(yàn)證明焊接接頭進(jìn)行多次熱處理后，焊縫的力學(xué)性能較之母材下降更快，接頭熱處理次數(shù)最佳應(yīng)控制在3次以內(nèi)，即返修不超過2次。

關(guān)鍵詞：多次熱處理;力學(xué)性能;金相組織

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.014

1 引言

目前我國(guó)600MW及以上超（超）臨界機(jī)組中，主蒸汽管道和高溫再熱蒸汽管道等高溫高壓部件都普遍采用了SA335P92鋼。SA335P92鋼是在SA335P91的基礎(chǔ)上，降低了0.5%Mo，增加了1.8-2.0%W，并添加微量B的高強(qiáng)韌性鐵素體耐熱鋼，具有優(yōu)良的高溫強(qiáng)度和蠕變性能，良好的抗高溫腐蝕性和抗氧化性，較小的熱膨脹系數(shù)及良好的導(dǎo)熱性和抗熱疲勞性。

對(duì)SA335P92鋼焊接接頭，我公司管道預(yù)制均采用整體進(jìn)爐熱處理方式進(jìn)行焊后熱處理。當(dāng)出現(xiàn)挖補(bǔ)返修或增加焊接附件后，同一焊口返修區(qū)域以外位置或者同一管段其他焊縫，不可避免將進(jìn)行再次熱處理。而現(xiàn)行電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，未對(duì)熱處理次數(shù)進(jìn)行明確規(guī)定，多次熱處理會(huì)對(duì)焊接接頭性能造成怎樣的影響，這方面的內(nèi)容也未見有說明。為更好地保證焊縫質(zhì)量，找出多次熱處理后焊接接頭力學(xué)性能的變化規(guī)律，本文對(duì)焊縫熱處理次數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

2 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用母材為進(jìn)口SA335P92鋼管道，規(guī)格為ID614×34。焊材選用國(guó)內(nèi)普遍采用的Thermanit MTS616。試件焊接制備和無損檢測(cè)管材加工雙V型坡口，焊接方法采用手工鎢極氬弧焊打底+焊條電弧焊填充+埋弧自動(dòng)焊填充蓋面。嚴(yán)格按照DL/T 869《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》和經(jīng)過評(píng)定的P92鋼焊接工藝要求進(jìn)行預(yù)熱、焊接和后熱工作。完成后經(jīng)射線檢測(cè)，焊縫一次合格。

2.2 試件分片及熱處理

將該焊接試件進(jìn)爐進(jìn)行第一次回火熱處理，之后將其鋸切割為6片試塊。取其中1片試塊作為第一次熱處理的試件，編號(hào)為S001，進(jìn)行理化試驗(yàn);其余5片繼續(xù)進(jìn)行第二次熱處理，之后取第二片試塊，編號(hào)為S002，進(jìn)行理化試驗(yàn);此后每進(jìn)行一次熱處理，即取1片進(jìn)行理化試驗(yàn)，直至完成。按熱處理次數(shù)將試件編號(hào)為S001-S006。熱處理規(guī)范如下：保溫溫度：750-770℃;保溫時(shí)間：6-7h;升降溫速度：≤140℃/h。

2.3 理化試驗(yàn)

編號(hào)為S001～S006的6片試塊，分別代表進(jìn)行了1～6次熱處理后的試件。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 拉伸試驗(yàn)

從表1拉伸強(qiáng)度的數(shù)值可知，隨著熱處理次數(shù)的增加，焊接接頭拉伸強(qiáng)度值呈下降趨勢(shì)，但降低幅度不大，且均大于標(biāo)準(zhǔn)要求。但從斷裂位置的變化可以得出，在第4次熱處理前，焊縫強(qiáng)度高于母材，第4次熱處理后焊縫強(qiáng)度開始低于母材，可見，在多次熱處理后，焊縫強(qiáng)度降低的速度大于母材強(qiáng)度降低速度。從焊縫強(qiáng)度應(yīng)高于母材強(qiáng)度的角度出差，熱處理次數(shù)不宜超過3次，即返修次數(shù)不宜超過2次。文獻(xiàn)[3]中論述，“多次焊接修復(fù)會(huì)導(dǎo)致P92鋼焊接接頭高溫蠕變性能明顯低于正常熱處理接頭，因此P92鋼主蒸汽管道焊接接頭返修需謹(jǐn)慎處理，必須返修時(shí)次數(shù)不應(yīng)超過2次”，該結(jié)論與本文得出結(jié)果相同。

3.2 沖擊試驗(yàn)圖略

從沖擊值數(shù)據(jù)可知，沖擊值隨著熱處理的增加而增加，表明熱處理次數(shù)可改善焊接接頭的沖擊韌性。

3.3 硬度試驗(yàn)

從上表可知，硬度值隨熱處理次數(shù)的增加而減小，焊縫硬度的降低要比母材快，在第4次熱處理后基本持平，第5、6次后逐漸低于母材，但未低于母材的90%。

4 試驗(yàn)結(jié)論

（1）按現(xiàn)行SA335P92熱處理規(guī)范對(duì)焊接接頭進(jìn)行多次焊后熱處理，消除了內(nèi)應(yīng)力，焊接接頭抗拉強(qiáng)度降低、沖擊韌性提高、硬度值逐步降低;

（2）試件進(jìn)行4次熱處理后，焊接接頭中焊縫抗拉強(qiáng)度、硬度均開始低于母材，證明焊縫強(qiáng)度和硬度的下降速度高于母材;

（3）多次回火使金相組織更加均勻細(xì)小，馬氏體板條界變得模糊，發(fā)生多邊化，位錯(cuò)明顯降低，密度下降，碳化物析出更多，組織為正常的回火馬氏體組織;

（4）對(duì)SA335P92鋼焊接接頭進(jìn)行多次熱處理對(duì)改善焊接接頭的綜合性能是有利的，但從焊縫強(qiáng)度應(yīng)高于母材的要求出發(fā)，應(yīng)控制次數(shù)，按本試驗(yàn)分析，最佳控制在3次以內(nèi)，即返修次數(shù)不超過2次。

參考文獻(xiàn)：

[1]DL/T869-2012火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程[S].

[2]毛敏，徐在林，張燕飛等.超（超）臨界機(jī)組P92鋼焊接質(zhì)量控制[C].超超臨界機(jī)組新型國(guó)產(chǎn)化研討會(huì)報(bào)告文集，2009：267-274.

[3]梁軍.P92鋼焊接工藝技術(shù)應(yīng)用研究，[C].第九屆電站金屬材料學(xué)術(shù)年論文集，2011：245-246.