Page 21 - 理化检验-物理分册2023年第一期

曾凡伟, 等: P91和 P92马氏体耐热钢焊缝中的黑线

钢管对接焊后, 按圆周方向均分为4个试样, 依 1.2 试验方法
次编号为1 ~4 ( 见图 1 ), 其中 1 试样焊态不进 对焊态和焊后热处理态试样的微观形貌进行分
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行热处理, 2 ~4 试样均进行 760 ℃ 的焊后热处 析, 确认黑线的产生环节是否与焊后热处理有关; 用
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理, 然后取全厚度焊缝试样( 见图2 )、 金相检验试样 NIKON MA300型光学显微镜观察试样的全厚度

区域( 打底部位、 中部和盖面部位), 确认黑线的分布
( 三氯化铁+盐酸溶液擦拭腐蚀或体积分数为10%
硫酸溶液电解腐蚀)、 透射电镜( TEM ) 试样( 用聚焦 特点; 选择焊缝中典型的黑线, 用JSM-6610型扫描
离子束取样)。 电子显微镜( SEM )、 能谱仪( EDS )、 TEM 及选区电
子衍射( SAED ) 等方法进行分析, 确定黑线的化学
成分和结构特征。
2 试验结果

2.1 焊态与热处理态
P91-1试样焊态未发现黑线[ 见图 3a ) ~3c )];

760℃焊后热处理后, P91-1试样热处理态的近打底
图1 钢管对接焊缝解剖示意 部位、 中部和近盖面部位均可见黑线, 且不同位置的
黑线形貌特征无明显差异[ 见图3d ) ~3f )]。
2.2 黑线的分布及特征
将 P91-1和 P92-1试样经三氯化铁+盐酸溶液
腐蚀后, 在光学显微镜下观察, 结果如图4所示。由
图4可知: P91-1 和 P92-1 试样全焊缝范围内均可
见黑线, 主要分布于柱状晶之间, 但非均匀分布, 且

黑线长度为0.05~2mm 。
图2 钢管对接焊全厚度焊缝试样取样示意

图3 P91-1试样焊态和热处理态的显微组织形貌
将三氯化铁 + 盐酸溶液腐蚀后的 P91-1 和 2.3 黑线的成分与结构
P92-1试样进行 SEM 分析, 发现在黑线位置可见线 2.3.1 P91-1试样
对 P91-1试样黑线处进行 EDS分析, 结果如图
状排列的颗粒状析出物[ 见图 5a ), 5b )]; 将 P91-2
和 P92-2 试样经 10% 硫酸溶液电解腐蚀后进行 6所示。由图6可知: 黑线富含 Cr 、 Mo 、 Mn 、 V 等元
SEM 分析, 可见试样表面上有许多析出物颗粒, 含 素; 位置1~4处的 Cr 、 Mo 、 Mn 、 V 等元素含量远高
有黑线的析出物均已脱落, 脱落后形成的坑呈线状 于基体( 位置5~6 ) 处, 与晶界析出物( 位置3 ) 基本
[ 4 ] 。为了分析黑线( 析出物)
排列, 形似裂纹[ 见图5c ), 5d )]。 相同, 析出物为 M 23 C 6
的结构, 选取了其中较大的析出物颗粒进行 SAED
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