硫化物分布形态对SA335P91钢焊接根部热裂纹影响0电压模

硫化物分布形态对SA335P91钢焊接根部热裂纹影响

硫化物分布形态对SA335P91钢焊接根部热裂纹影响 2011年12月09日 来源： 摘要：对SA335 P91炉管对接全位置固定单面焊双面成形焊缝试样进行了金相分析，电镜扫描和微区能谱分析。结果表明，尽管SA335P91钢及所使用的焊材的S、P含量很低，但如果工艺选择不当，仍然会产生结晶裂纹；结晶裂纹产生与否主要取决于S的低熔点共晶化合物在晶界的分布形态，而不是取决于S的绝对含量。在S的含量比较高的情况下，S的含量高但以点状分布于晶界上对晶界的削弱效果并不明显，如果以膜状或者块状物形式分布的硫化物存在于晶界上，则容易导致晶界上结晶裂纹的产生。 关键词：SA335 P91钢 结晶裂纹 低熔共晶体 分布形态 　 前言 提高火电厂的效率是今后解决全球环境问题的一个有力手段，采用超高温高循环是高效率化的手段之一[1]。到本世纪五十年代，电站锅炉钢管大多采用铁素体合金钢(21/4Cr-1Mo)和奥氏体不锈钢(TP304、TP347等)，但随着高参数机组的发展，锅炉温度和压力的进一步提高，对钢管材料的高温蠕变性能和抗应力腐蚀方面提出了更高的要求[2]。在这种背景下，美国曾在1974年对大量的现有材料进行了一项庞大的论证工作，结果表明，改进型9%Cr-1%Mo钢在诸如耐腐蚀性、焊接性、加工性、力学性能等方面显示出了卓越的综合性能。 但是，近年来，许多锅炉制造厂在使用9%Cr-1%Mo钢制造锅炉、压力容器时，所遇到的问题不仅仅是冷裂纹的问题，对于焊接过程中出现的热裂纹也越来越重视[3-6]。 某油建公司在制造北方某大型乙烯改扩建项目中，裂解对流段的的超高压蒸汽过热器段是以SA335 P91为材质，规格为φ73.3×9.53mm,焊后进行X射线检测时，发现部份焊口存在裂纹，导致大量返修，对工期造成了较大的影响。作者在文献[7]中针对该工程中出现的焊接根部裂纹进行了分析，认为其裂纹属于结晶热裂纹，并指出闭合区内晶界上硫、磷等晶间偏析元素含量高、偏析严重以及闭合区较高的应力集中是裂纹产生的主要原因之一。因此，本文将重点分析焊接工艺参数对SA335 P91钢焊缝组织结晶偏析的影响，以期通过工艺参数的调整来提高焊接接头的焊接质量。1 焊接试验材料与试验方法 1.1试验材料 试验选用的SA335 P91钢管由日本住友金属公司生产，规格为φ73.3×9.53mm,其化学成份与机械性能如表1 所示。焊接方法采用手工氩弧焊，焊材用英国曼彻特焊接材料公司的ER90S-B9焊丝，直径φ2.4 mm，其熔敷金属的化学成份如表2所示。 1.2 试验方法 试验采用管对接水平固定加障碍物全位置焊，首先从6点钟的位置顺时焊至12点针位置，把收弧处加以打磨后，再从6点钟位置逆时针方向右焊，后半部份与前半部份闭合前电弧在此稍作停留和摆动,待小孔闭合后，电弧继续前移5mm左右电弧引出坡口外收弧。焊接速度为105mm/min,其它工艺参数见表3。从文献[7]的分析中可知，焊接裂纹主要产生于根部打底焊时左右焊道交汇闭合小孔处。如图1、图2所示。所以，检验取样时主要取在裂纹发生的区域，试样经X射线探伤后，把有裂纹的试样经轴向和周向准确定位后用线切割方法沿开裂面分开且要保留裂纹的原始形貌，而对没有发现有裂纹的试样则沿左右焊交汇闭合小孔中心强制打断，然后分别用荷兰hilips公司XL-30FEG型扫描电镜进行断口扫描、用美国EDAX公司的DX4i型x射线能谱仪进行能谱分析、用德国Leica公司出品的DMIRM型求学显微镜进行微观金相分析。其中能谱分析主要是对被分析微区求平均值。2 试验结果 2.1能谱分析结果 对三个主要工艺参数进行根部焊接试验，对所焊试样的打底焊道中左右焊道交汇闭合小孔处所在区域微区EDAX能谱分析数据结果如表4所示。　 表1 SA335 P91钢的化学成份及力学性能(注：①：标准 ； ②：实测值)Table1 Chemical composition and mechanical property of SA335P91steel化学成份（Wt%） CMnSiCrMoVNbNiNSP①0.08-0.12

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