Page 61 - 理化检验-物理分册2021年第四期

李万超, 等: 某锅炉屏式过热器异种钢焊接接头断裂原因

表 3 焊缝的化学成分( 质量分数)

Tab 3 Chemicalcom p ositionsoftheweld massfraction %
元素 Fe Ni Cr Nb Mn Ti
测试值 13.29 54.50 17.12 2.20 2.16 0.30
18.00~ 2.00~ 2.50~
标准值 ≤3.00 ≥67.00 ≤0.75

22.00 3.00 3.50

焊 缝 的 化 学 成 分 与 ASMEII 卷 C 篇 SFA-
5.14 / SFA-5.14M 中 ERNiCr-3 成分存在一定偏差,
主要元素种类及含量与 ERNiCr-3 焊材基本吻合。 图 4 焊接接头的硬度分布

产生上述结果的原因为焊接过程中母材金 属的熔 Fi g 4 Hardnessofthewelded j ointdistribution
融, 对焊材熔敷金属化学成分有一定的稀释作用, 可 3 级, 无过热迹象, 熔合线附近有明显条状析出物。
基本排除错用焊材导致接头断裂的可能性。 TP347H 钢管母材显微组织为奥氏体 + 碳化物, 晶
1.3 力学性能试验 粒度 6 级, 老化 2 级, 无过热迹象。焊缝显微组织为
在焊缝两侧管子上取样, 采 用 WDW-300E 型 典型的奥氏体柱状晶。
电子万能试验机和 THVS-50 型维氏硬度计对其进
行室温拉伸试验和硬度测试, 结果见表 4 和表 5 。

可见 G102 钢管力学性能满足 GB / T5310-2008 的

技术要求, TP347H 钢管力学性能满足 ASMESA-
213M-2017 的技术要求。
表 4 G102 钢管的力学性能试验结果

Tab 4 Mechanical p ro p ertiestestresultsoftheG102steeltube
屈服强度 / 抗拉强度 / 断后伸长率 / 维氏硬度 /
项目 图 5 G102 钢管母材显微组织形貌
MPa MPa % HV10

Fi g 5 Microstructuremor p holo gy oftheG102steeltubebasemetal
测试值 590 722 19.5 262 , 266 , 262
标准值 ≥345 540~735 ≥18 -
表 5 TP347H 钢管的力学性能试验结果

Tab 5 Mechanical p ro p ertiestestresultsoftheTP347Hsteeltube
屈服强度 / 抗拉强度 / 断后伸长率 / 维氏硬度 /
项目
MPa MPa % HV10
测试值 342 617 51 169 , 168 , 162

标准值 ≥205 ≥515 ≥35 ≤ 200
图 6 G102 钢管热影响区显微组织形貌
取焊缝试样进行各区域硬度试验, 试验结果见 Fi g 6 Microstructuremor p holo gy oftheG102steeltubeheataffectedzone

图 4 。结果表明, 接头两侧热影响区的硬度皆高于
母 材 的; G102 钢 管 靠 近 熔 合 线 区 域 硬 度 为
317HV10 , 与焊缝及远离焊缝 G102 钢管热影响区

有较高的硬度差。
1.4 金相检验
取焊接接头试样进行磨制和抛光, 对两侧分别
采用盐酸 酒 精 溶 液 和 硝 酸 酒 精 溶 液 浸 蚀 后, 使 用
ZeissAxiovert200MAT 型金相显微镜观察焊接接

图 7 焊缝侧断口显微组织形貌
头各区域显微组织形貌, 结果见图 5~ 图 10 。 G102
Fi g 7 Microstructuremor p holo gy oftheweldsidefracture
钢管母材显微组织为回火贝氏体, 晶粒度 4 级, 老化
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