Page 76 - 理化检验-物理分册2023年第一期
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李昱伟, 等: 高温锅炉管 T22 / TP347H 异种钢焊接接头早期失效原因
应力增大, 蠕变速率加快。氧化缺口使接头实际承
载截面积减小, 并在缺口根部形成应力集中。熔合
线两侧强度不同, 使得接头不能在应力作用下产生
均匀的应变, 变形首先集中在低强度 T22钢侧近熔
合线区域, 进一步加大了因几何形状不连续而产生
的应力集中, 最终导致裂纹沿熔合线扩展。
3 结论及建议
异种钢焊接接头中 T22低合金钢、 TP347H 不
图4 焊接接头焊缝、 熔合区、 热影响区及附近母材的
锈钢的化学成分、 力学性能符合相应的标准要求, 显
硬度变化曲线
微组织未见异常。焊缝的化学成分和力学性能符合
晶表面。在该结晶表面, TP347钢侧的熔合区有显
标准要求。 T22钢侧熔合区是异种钢焊接接头的薄
著的增碳层, T22钢侧熔合区有脱碳现象, T22钢与
弱环节, 焊缝熔合区存在氧化缺口; 在 T22 钢与焊
焊缝的边界附近( 100 μ m 宽度范围内) 元素的浓度
缝的边界附近存在元素浓度梯度, 产生了马氏体脆
梯度很明显, 特别是 Cr 、 Ni元素含量的变化, 因该
化层, 易出现裂纹。
宽度范围内的组织为马氏体, 故该宽度范围称为马
焊接接头两侧母材选用强度相匹配的焊材, 提
氏体脆化层。马氏体脆化层硬度很高( 430HV ), 而
高焊缝的 Ni 元素含量, 选用合金元素含量更高的焊
TP347钢侧母材的硬度为 170HV , T22 钢侧母材 材或者 Ni 基焊材, 可以避免异种钢焊接接头发生早
的硬度为140HV , 焊缝的硬度为210HV , 所以易
期失效。
产生裂纹, 裂纹在马氏体脆化层萌生, 在焊缝沿着奥
氏体晶界扩展。在Cr元素含量一定的条件下, 提高 参考文献:
焊缝的 Ni元素含量, 可以减小马氏体脆化层的
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( 上接第60页)
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