高Cr-Mo鋼焊接性分析

幾個問題

Cr-Mo鋼焊縫成分設計原則焊縫組織圖的應用Schneiderdiagram---

適用于Cr-Mo鋼焊縫成分設計T/P91δ鐵素體

對焊縫蠕變強度和沖擊韌性的影響碳當量與HAZ最高硬度及預熱問題

關于CE≤0.45%、Hvmax≤350焊接結構鋼碳當量及最高硬度規定（WES302)AWS鋼材冷裂傾向的“區域分級”（一般未必會產生裂紋，除非高氫條件）（臨界冷卻速度法）臨界冷卻速度控制法（AWSD1.1)HV350HV400℃

Cr-Mo鋼適用的碳當量CE神鋼推薦：★δ=8mmT9T/P9預熱溫度的確定

(根據加強拘束斜y坡口抗裂試驗)℃δcr不裂裂最低預熱溫度的影響因素E---線能量KJ/mm,δ---板厚mm,HD---擴散氫cm3/100g(DIN8572),T0---最低預熱溫度℃（斜Y坡口抗裂試驗）★★★★★★★□□□□●多道焊MGAWSMAWSAW“碳當量”不適用于焊縫TWM(HT80)TWM(HT60)℃SAW接頭常溫性能特征焊接方法的影響“軟化區”回火脆性回火參數P91焊縫沖擊韌性與塑性實測值比較(P=20.97)68J焊縫沖擊韌度與PWHTHAZ粗晶區韌性、最高硬度

與回火參數的關系（9Cr-1Mo)T9回火脆性℃在AC1前后回火時鋼的性能變化AC1●200150250300350400450500●PWHT前后接頭硬度的變化---

“軟化區”的存在25mm厚板多道焊的“軟化區”E911鋼接頭HAZ無明顯軟化區焊縫中心“令人吃驚?”℃時效脆化問題高溫高壓臨氫反應器時效脆化破壞實例

（焊修內橫梁托架后局部消應熱處理時）時效脆化℃潛伏筒體內徑3350mm,長度14100mm,壁厚193mmT=427℃)2KIC/N.mm-3/2N.mm-2t=3年Stepcooling

(0.002%)15ppm(0.0015%)252015(SC)時效脆化傾向測定示例℃℃℃℃℃9Cr-1Mo與2.25Cr-1Mo

時效脆化傾向比較Stepcooling高Cr-Mo鋼焊接接頭

600℃長時時效脆化傾向102103104●未時效時效時間（h）9Cr-1Mo-Nb-VSMAW-HAZ0100200AKV/J300□●●●□□□9Cr-2MoPWHT:720℃-6hPWHT:740℃-10h焊接接頭蠕變特性斷裂部位移位現象接頭各區蠕變不均勻性焊縫對焊接接頭蠕變斷裂的影響缺口效應與蠕變斷裂強度關于Ⅳ型開裂區蠕變的意義

及高Cr-Mo鋼高蠕變抗力的基礎蠕變---工程上指的是在高溫和持續載荷作用下金屬產生隨時間而發展的塑性變形。蠕變機制---應力使位錯源啟動，形變而引起強化；熱激活協助位錯超越障礙，消除應變強化效果。蠕變中的強化和軟化是一起發生的。位錯的運動、受阻、解脫的行為就是形變、強化又軟化的過程。位錯塞積而產生強化，從障礙中解脫出來重新運動而造成軟化和繼續變形。高溫的作用是提供熱激活能，促進原子擴散，使位錯擺脫障礙進一步變形。蠕變抗力---高Cr-Mo鋼的高蠕變抗力全靠馬氏體回火期間形成的“微細均勻的穩定沉淀位錯網絡效應”。蠕變強度試樣的兩類形式和尺寸P91接頭蠕變強度及其不均勻性焊縫代號：母材最低值焊縫蠕變斷裂強度與瞬時高溫強度σbσ/MPa℃

h蠕變斷裂強度與常溫強度℃℃在室溫下的高抗拉強度并不能保證有較高的持久強度焊縫蠕變強度與焊縫韌性●●●●○○○○○TS=650℃蠕變斷裂強度、焊接接頭蠕變強度、斷裂部位

與焊條性能的關系130△

□●◆◆◆ABCDCM-9Cb(chromet9MV-N)MPa600℃焊條▲□

▲□●高Cr-Mo鋼HAZ

及“弱化區”的存在部位TG---晶粒粗化臨界溫度Tt---回火溫度焊縫成分與母材一致或相近的接頭，高溫、長時、低應力條件下，蠕變斷裂部位多在HAZ。這種開裂現象稱為“Ⅳ型開裂”（Ⅳtypecracking).

“Ⅳ型開裂區”位于HAZ“非回火區”

或“部分奧氏體化區”或“弱化臨界區”[1]；或“AC3附近的細晶區”或“AC1~AC3區域”[2]。早期認為與“軟化區”一致。[1]電站及鍋爐用新鋼種焊接論文集p.158；P.257；P278；[2]焊接技術資料選編P.198；P.148高Cr-Mo鋼接頭蠕變斷裂部位：高Cr鐵素體鋼

AC1~AC3部分奧氏體化區的特征部分相變區首先表現為未完成奧氏體化的過程，碳化物未能充分溶解。這種未飽和的奧氏體分解產物回火后為“回火新生低碳馬氏體”。部分相變的混晶組織，晶粒大小不均勻，“新生馬氏體”板條上存在密集的位錯，位錯攀移形成亞晶界。高溫時效可見：⑴合金元素偏聚；⑵碳化物粗化而形成空洞；⑶位錯遷移和位錯密度降低；⑷亞結構普遍粗化；⑸沉淀相（如VN）球化；⑹Laves相沉淀等。高溫時效不斷損傷“位錯網絡效應”的基礎，降低蠕變抗力，是“Ⅳ型開裂”的重要條件之一。注：Laves=AB2，A---W、Mo、Nb;B---Cr、Ni、Fe、Co蠕變過程中Laves相析出

及其W含量的變化℃℃Laves相析出時間在蠕變斷裂試驗開始后100h~1000h之間-WHAZ有軟化區但無蠕變強度弱化區

（接頭斷裂于母材，強度值全在母材數據帶內）◆◆◆◆◆◆典型蠕變曲線（與材料有關）JJ單軸式試驗與內壓式試驗對比○●△□■△○□▲●○△母材接頭℃均斷于母材，未見Ⅳ型開裂焊接接頭斷裂強度---

大小試樣的實驗結果對比1---實際焊接接頭試樣（保有焊趾）2---從接頭中切取的光滑小圓棒試樣T=400℃斷裂部位：實際接頭---在焊趾處發生，沿粗晶區擴展（有缺口效應）。削除余高，斷裂位置不變，蠕變強度提高。小型試樣---在HAZ細晶區（無缺口效應）。(φ7)★削除余高未經PWHT(核能容器）關于塑性拘束強化“硬夾軟”接頭bδσr---“軟質區”強度σJ---“硬夾軟”接頭強度δ---板厚b---“軟質區”寬度關于接頭蠕變強度的試驗成果小結最大主應力