不同热处理方式对P92钢焊接接头组织和力学性能的影响

来源:金属热处理300问作者:夏立芳

P92钢凭借优异的综合性能,现已成为超超临界机组蒸汽管道与联箱的主要用钢。与此同时,随着中国经济建设速度的加快,电力需求越来越大,P92钢管的广泛应用必将对其焊接工艺提出更高要求。在P92钢焊接接头基础上研究不同热处理方式对其接头性能的影响,可以为今后P92钢部件制造安装的热处理工艺优化提供技术参考。

试验采用手工TIG焊打底、SMAW焊填充盖面的方法在2G位置焊接2节Φ406mm×50mm×250mmP92钢管。坡口形式为双V形。焊接材料为奥林康ALCROMO WF92和ALCROMOCOED92。

DL/T819《火力发电厂焊接热处理技术规程》标准要求P92钢焊接热处理过程为焊后消氢处理及一次高温回火。对焊接接头采取破坏性试验,分析在正火+高温回火、一次高温回火、二次高温回火和三次高温回火热处理后接头的性能与只经历一次高温回火热处理的差异。

焊后进行消氢处理:待温度降到80~100℃,恒温2h,进行马氏体转变,随后再次升温至350℃恒温2h,进行后热消氢处理。随后进行焊后质量无损检测,没有超标缺陷时将管道沿周向分成4部分。对它们采用正火+高温回火、一次高温回火、二次高温回火和三次高温回火四种不同热处理方式进行热处理。

根据DL/T868《焊接工艺评定规程》等相关标准加工标准试样,对接头进行室温拉伸性能试验、615℃高温短时拉伸性能试验、焊缝室温冲击性能试验、接头硬度测试和金相分析。其中,室温拉伸、615℃高温短时拉伸试验为各热处理方式下、内外层各取样3个,试验结果为平均值;室温冲击试验为各热处理方法下、内外层各取样3个,试验结果为3个测试值的范围;接头硬度测试为各接头焊缝、热影响区、母材各测3个点,试验结果为平均值;接头金相分析为低倍观察各接头熔合线、高倍观察各接头焊缝。试验结果表明:

(1)正火+高温回火热处理使得接头的组织、性能得到均匀化,接头得到较好的综合性能。

(2)多次高温回火热处理对接头的影响更多地表现在对接头塑性及韧性的提升,对接头的强度影响不大。熔合线及焊缝组织晶界逐渐清晰。

    (3)接头整体正火+高温回火及接头多次高温回火热处理只是实验室的探究实验。接头整体正火+高温回火在工程应用时受条件所限无法实现,只适合配管厂等有整体热处理条件的机构采用;接头多次高温回火热处理受相关标准规范限制,在实际工程中应用需经过严格的焊接工艺评定后方能实施。(余冶)