PDF《10Cr9Mo1VNbN/ 12Cr1MoV 异种钢焊接》

38 mm 、壁厚为

6 mm 、试验用钢管长

120 mm ,填充材料分别 T R31 、H10Cr5Mo 、TGS - 9cb ,母材和焊丝成分见表

1 . 1.

2 焊接工艺 采用脉冲电流手工氩弧焊接工艺, 焊机型号为 MASTER D

2000 ,坡口形式为 V 形对接, 无钝边 ,坡 口度60° , 根部间隙2 .

5 mm , 分2层2道焊接 , 焊前 第23 卷第2期2002年4月焊接学报TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUT ION Vol .

23 No .

2 April

2 0

0 2 预热温度为

250 ℃, 焊后热处理

750 ℃*1 h , 焊接 工艺参数见表

2 . 表1母材和焊丝的化学成分( 质量分数, %) Table

1 Compositions of base metal and wire M aterials C Si Mn S P Cr M o V Nb Ni Al N SA213T91 0.

01 0.

40 0.

46 0.

010 0.

010 8.

85 0.

93 0.

21 0.

09 0.

01 0.

003 0.

038 12CrlMoV 0.

11 0.

60 0.

55 0.

035 0.

035 1.

10 0.

60 0.

22 ― ― ― ― T R31 0.

07 0.

70 0.

89 0.

003 0.

006 1.

14 0.

48 0.

21 ― ― ― ― H10Cr5Mo 0.

10 0.

51 0.

60 0.

008 0.

003 5.

20 0.

86 0.

25 0.

32 ― ― ― TGS-9cb 0.

07 0.

16 0.

099 0.

008 0.

006 8.

97 0.

90 0.

18 0.

10 0.

68 ― ― 表2焊接工艺参数 Table

2 Welding process parameters Welding pass Peak current I P/ A Base current I b/A Arc voltage U/ V Welding speed v/( m m・min- 1) Gas flow rate Q/( L・min-1) Pulsed frequency f/ Hz

1 150

60 8~

10 286

9 3

2 150

60 8~

10 312

9 3 1.

3 高温加速模拟试验 高温回火后 ,接头经 X 射线探伤合格后进行高 温加速模拟工况试验 ,试验用管接头见图

1 ,试验前 先将一端用堵头密封, 然后根据设计要求加入一定 量的蒸馏水,并用堵头将另一端密封,最后将试样放 入自制的模拟试验装置中进行加速模拟试验, 试验 温度为

660 ℃, 时间为

500 h , 接头内部蒸汽压力由 下式确定为 ( p + a V 2) ( V -b) =R T , ( 1) 式中: a 和b 为常数;

a =0 .

582 m6 Pa/mol2 ;

b =

30 .

5 *

10 -

6 m3 /mol;

p 为管内计算压力( MPa) ;

V 为试 验用管接头的体积( m

3 ) ;

R 为气体常数( J/mol・K) ;

T 为试验温度( K) . 图1管接头形状与尺寸示意图 Fig.

1 Appearance and size of welded joint 试验温度由数字温度控制仪调节 , 控制精度为 ±

1 ℃, 经过计算管接头承受的内部蒸汽压力为 p =

28 MPa ,如果将内压转换成应力, 则接头的环向 应力 σ θ=74 .

7 M Pa, 轴向应力 σ T =24 .

7 MPa , 而 运行时间与应力的关系可由 Larson -M iller 公式确 定,即p( σ ) =T( C +log t), ( 2) 式中: p( σ ) 为等效参数;

t 为在温度 T 时运行的时 间;

C为常数, 对于 12Cr1MoV , C 为20 .如果将加 速模拟结果转换成温度较低条件下的等效运行时 间 ,由式( 2) 可以分别计算出焊接接头在620 ℃、

600 ℃、

580 ℃、

560 ℃、540 ℃下等效运行时间 ,其结果 见表

3 .由表

3 可见, 高温下较短试验时间可以模 拟低温下较长运行时间 ,因此,可对接头的蠕变损伤 及失效进行分析、评价 . 表3等效运行时间 Table

3 Equivalent operation time Temperature T/ ℃

660 600

580 560

540 Time t/ h

500 1. 07*104 6. 73*104 26. 5*104 112*104

2 力学性能试验结果 2.

1 拉伸试验 焊后经750 ℃*1 h高温回火, 对接头的力学性 能进行了拉伸测试, 试样尺寸120 mm *13 mm *

4 mm ,最小截面处尺寸

60 mm *10 mm *4 mm ,接 头的力学性能见表