Page 74 - 理化检验-物理分册2023年第一期

李昱伟, 等: 高温锅炉管 T22 / TP347H 异种钢焊接接头早期失效原因

GB / T20123 — 2006 《 钢铁 总碳硫含量的测定高频 行化学成分分析, 结果如表1~3所示。由表1~3

感应 炉 燃 烧 后 红 外 吸 收 法 ( 常 规 方 法)》、 GB / T 可知: 焊接接头两侧母材的化学成分符合 ASME

223.62 — 1988 《 钢铁及合金化学分析方法 乙酸丁酯 SA-213 — 2019 《 锅炉、 过热器和换热器用无缝铁素

萃取光度法测定磷量》、 GB / T20125 — 2006 《 低合 体和奥氏体合金钢管子》 对 T22钢和 TP347H 钢的

金钢 多元素含量的测定 电感耦合等离子体原子发 要求; 焊缝的化学成分符合 GB / T983 — 2012 《 不锈

射光谱法》 等对 T22钢、 TP347H 钢和 E309L 钢进 钢焊条》 对 E309L钢的要求。
表1 T22钢侧母材的化学成分分析结果 %
质量分数
项目
C Si Mn S P Cr Mo
实测值 0.08 0.20 0.39 0.017 0.020 2.02 0.87
标准值 0.05~0.15 ≤0.50 0.30~0.60 ≤0.025 ≤0.025 1.90~2.60 0.87~1.13
表2 TP347H 钢侧母材的化学成分分析结果 %
质量分数
项目
C Si Mn S P Cr Ni Nb
实测值 0.05 0.42 1.21 0.017 0.018 18.94 9.47 0.43
标准值 0.04~0.10 ≤1.00 ≤2.00 ≤0.030 ≤0.040 17.00~20.00 9.00~13.00 0.32~1.10
表3 焊缝的化学成分分析结果 %
质量分数
项目
C Si Mn Cr Ni Mo S P Cu
实测值 0.38 0.09 1.98 22.6 13.2 0.68 0.022 0.023 0.59
标准值 ≤0.04 ≤1.00 0.5~2.5 22.0~25.0 12.0~14.0 ≤0.75 ≤0.030 ≤0.040 ≤0.75
1.2 力学性能测试 表5 TP347H 钢侧母材的力学性能测试结果
从焊接接头两侧母材及异种钢焊接接头的迎烟 项目 测试 抗拉 屈服 断后
部位 强度 / MPa 强度 / MPa 伸长率 / %
侧、 背烟侧取板状试样, 按照 GB / T228.1 — 2010
迎烟侧 575 240 43.2
《 金属材料 拉伸试验 第 1 部分: 室温试验方法》 进 1S试样实测值 背烟侧 585 240 66.7

行拉伸试验。 T22钢侧母材的拉伸试样编号为1T 、 迎烟侧 585 240 63.2
2S试样实测值
2T , TP347H 钢侧母材的拉伸试样编号为1S 、 2S , 焊 背烟侧 590 235 71.8
标准值 轴向 515 205 ≥35.0
接接头 的 拉 伸 试 样 编 号 为 1 , 2 , 测 试 结 果 如
#
#
表6 异种钢焊接接头的抗拉强度测试结果
表4~6所示, 其中焊接接头的拉伸试样均断在 T22
钢侧。由表4~6可知: T22钢、 TP347H 钢和焊接 项目 测试部位 抗拉强度 / MPa
迎烟侧 490
接头背烟侧的抗拉强度、 断后伸长率均略高于迎烟 1 试样实测值
#
背烟侧 520

侧; 1T 、 2T 、 1S 、 2S 试样的力学性能均符合 ASME 迎烟侧 500
2 试样实测值
#
SA-213 — 2019的要求; 1 , 2 试样的抗拉强度高于 背烟侧 510
#
#
标准值 轴向
≥415
1T 、 2T 试样, 低于1S 、 2S试样, 且符合 DL / T869 —

2012 《 火力发电厂焊接技术规程》 的要求, 表明 T22 1.3 金相检验
钢侧母材为焊接接头的薄弱环节 [ 3-4 ] 。 在焊接接头部位沿管轴向取包含焊缝、 熔合区、
表4 T22钢侧母材的力学性能测试结果
热影响区和两侧母材的试样, 按照 GB / T13298 —

测试 抗拉 屈服 断后 2015 《 金 属 显 微 组 织 检 验 方 法》 的 要 求 制 样, 在
项目
部位 强度 / MPa 强度 / MPa 伸长率 / % ZEISS型光学显微镜下进行观察。母材及焊缝的显
迎烟侧 485 275 35.6 微组织形貌如图1所示, 由图1可知: T22钢侧母材
1T 试样实测值
背烟侧 495 295 34.8 的组织为铁素体+贝氏体, 晶粒度等级为6级, 球化
迎烟侧 470 290 31.2 等级为2~3级; TP347H 钢侧母材的组织为孪晶奥
2T 试样实测值
背烟侧 480 305 36.0 氏体+少量碳化物, 孪晶特征明显, 晶粒度等级为
标准值 轴向 415 205 ≥22.0 5~7级 ; 焊缝的组织为奥氏体+δ 铁素体。 母材及
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