Page 63 - 理化检验-物理分册2022年第五期

王建光: TP347HFG / 12Cr1MoVG 异种钢焊接接头开裂原因

输入过高会造成焊接过程中焊丝过早发生红热, 母
材坡口处还未有效熔化时填充金属就已熔化并覆盖
到母材坡口上, 进而使形成的填充金属与母材不能
完全有效、 良好地熔合在一起。而 TP347HFG 管材
的熔点比 12Cr1MoVG 管材熔点低, 能够与镍基填
充材料良好地熔合。

3 结论及建议

锅炉屏式过 热 器 TP347HFG / 12Cr1MoVG 异

种钢焊接接头在运行仅 1.5×10 h 后就发生断裂失
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效的原因为: TP347HFG / 12Cr1MoVG 异种钢接头
的 焊 接 工 艺 不 当 造 成 焊 缝 镍 基 填 充 金 属 与
12Cr1MoVG 母材熔合不良, 使得该部位结合强度
不足; 同时, 对口间隙过大、 焊接线能量偏高造成焊
缝根部存在严重焊瘤, 再加上焊缝两侧管材壁厚不
一致, 造成焊缝根部特别是 12Cr1MoVG 侧熔合线
图 5 屏式过热器异种钢接头 SEM 形貌
处形成了尖角状变截面的应力集中区。因此, 在高
温、 高压介质中形成的一次应力、 管子受热膨胀和运
行过程中, 管系振动等因素形成的二次应力的共同
作用下, 焊接接头自焊缝根部 12Cr1MoVG 侧熔合
线处形成裂纹并逐渐扩展, 从而导致接头开裂。
建议加强对锅炉受热面管, 特别是异种钢接头
的技术监督, 对同类型接头进行无损检测, 对于根部
存在严 重 焊 瘤 及 熔 合 区 发 生 开 裂 的 TP347HFG /
12Cr1MoVG 异种钢接头进行彻底处理。重新焊接
图 6 屏式过热器异种钢接头拉伸试样断裂宏观形貌
时, 应制定合理的焊接工艺流程, 同时对接头进行金
从异种钢焊接接头的纵向截面可以看出, 接头
相检验, 以确保异种钢接头的焊接质量。
两侧 12Cr1MoVG 与 TP347HFG 管材的壁厚不一
致, TP347HFG 侧管材比 12Cr1MoVG 侧管材厚约 参考文献:

2mm , 但两种管材的外径一致, 因此接头根部两侧
[ 1 ] 刘俊建 . 高温过 热 器 T91 / TP347H 异 种 钢 焊 接 接 头
母材错边严重; 同时, 对口间隙过宽使接头根部形成
断裂失 效 分 析 [ J ] . 理 化 检 验 ( 物 理 分 册), 2018 , 54
严重焊瘤, 造成焊缝根部特别是 12Cr1MoVG 侧熔
( 1 ): 67-70.
合线处形成明显的尖角状变截面结构, 该部位在使 [ 2 ] 李克俭, 蔡 志 鹏, 李 轶 非, 等 . 碳 迁 移 对 9% Cr 和
用过程中会形成较大的应力集中。 2.25%Cr异种钢焊接接头高温韧性的影响[ J ] . 机械
异种钢焊接接头镍基填充材料的打底层和盖面 工程学报, 2015 , 51 ( 16 ): 150-155.
层的显微组织均为粗大的条状柱状晶结构, 说明在 [ 3 ] 刘军 . 某超超临界直流锅炉高温再热器异种钢焊接接
焊接过程中焊接参数选择较大, 造成焊接线能量输 头开裂原因分析[ J ] . 理化检验( 物理分 册), 2018 , 54
入较高。 这 种 情 况 下: 一 方 面, 焊 缝 熔 池 较 宽 并 ( 2 ): 141-144.
形 成严重的焊瘤; 另一方面, 焊接电流过大、 线能量

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