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T91/P91马氏体耐热钢与12Cr1MoV合金结构钢焊接工艺分析及应用
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2015-04-13
马氏体耐热钢（如T91/P91钢等）以其良好的高温持久强度、热稳定性和高温抗蠕变能力等综合性能，在电站锅炉的过热器、再热器及主蒸汽管道上获得越来越广泛的应用。而火力发电机组随着各个部位工作温度的不同，也不可避免地产生了T91/P91与12Cr1MoV等异种钢的焊接问题。
随着电力工业的迅速发展，高参数、大容量机组不断涌现，对钢管材料的高温蠕变和抗应力腐蚀等性能提出了更高的要求。马氏体耐热钢（如T91/P91钢等）以其良好的高温持久强度、热稳定性和高温抗蠕变能力等综合性能，在电站锅炉的过热器、再热器及主蒸汽管道上获得越来越广泛的应用。而火力发电机组随着各个部位工作温度的不同，也不可避免地产生了T91/P91与12Cr1MoV等异种钢的焊接问题。
近几年随着电力工业的迅猛发展，T91钢的焊接技术已经成熟，但T91与12Cr1MoV异种钢焊接技术难度较大，容易出现焊接缺陷，因此需要通过焊接工艺评定试验，以保证T91与12Cr1MoV异种钢管道的焊接质量。
T91钢是在9Cr1Mo钢的基础上，采用纯净化、细晶化冶金技术以及微合金化和控轧、控冷等工艺开发出的新一代中合金耐热钢。从化学成分上看，降低了C、S和P含量，并采用V、Nb和N元素微合金化；从力学性能上看，钢的强度和韧性得到了改善。这是由于T91钢的强化机理与老钢种有原则的不同，即除了固溶和沉淀强化外，还通过微合金化、控轧、形变热处理及控冷获得高密度位错和高度细化晶粒的结果。该钢的供货状态为正火+回火（730～760℃），显微组织是回火马氏体。
12Cr1MoV耐热钢中由于C及一定量的Cr、Mo和V等合金元素，一方面在焊接过程中有一定的淬硬倾向，另一方面在焊接热循环决定的冷速条件下，接头的组织与性能极不均匀，焊缝和热影响区中有冷裂倾向。因此，为了防止脆化及冷裂，12Cr1MoV耐热钢一般要求焊前应根据结构与具体生产条件进行预热。
T91钢与12Cr1MoV管对接焊工艺制度：
（1）预热制度。预热温度按T91钢的要求进行选择，温度控制在150～200℃，手工氩弧焊打底完成后待温升至250～300℃进行焊条手工电弧焊，并保持此层间温度；
（2）后热处理。焊后升温至300～350℃，保温2h；
（3）焊后热处理。T91钢的焊接接头，焊后必须缓冷到Mf点（150～100℃）以下，并保温0.5～1.0h，使其焊接接头完全转变为马氏体组织，然后再升温至730～760℃进行回火热处理，保温时间2h。升温速度应≤150℃/h。
将上述制度应用与生产实践中，取得了较好的效果。通过试验，也证明了所用焊接工艺参数及焊接方法的合理性。
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