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超超臨界機(jī)組T23材料焊接接頭失效模式及預(yù)防措施研究

文檔作者：陳安生，王家慶文檔來源：中國大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司華東分公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年10月18日
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第46卷增刊2
2015年10月
鍋 爐 技術(shù)
B0ILER TECH N0L0GY
Vo1．46，Supplement 2
Oct．．2O15
超(超)臨界機(jī)組T23材料焊接接頭失效模式
及預(yù)防措施研究
陳安生，王家慶
(中國大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司華東分公司，安徽合肥230088)
摘要： 針對安徽電網(wǎng)受監(jiān)火電廠發(fā)生的T23鋼焊接接頭失效情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)合實(shí)例對T23鋼焊
接接頭的焊接工藝及失效形式進(jìn)行了探討。重點(diǎn)分析了該鋼種焊接接頭的失效原因，并對其預(yù)防措施
進(jìn)行了闡述。
關(guān)鍵詞： T23；焊接接頭；失效；預(yù)防措施
中圖分類號：TK229．2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1672—4763(2015)S2—0048—03
0 前 言 變強(qiáng)度和許用應(yīng)力。
為提高能源利用率，電站機(jī)組的容量和參
數(shù)越來越高，特別是20世紀(jì)90年代中期以
來，隨著世界范圍鋼鐵冶煉技術(shù)的革命性進(jìn)
步，我國水電和火電建設(shè)的重要結(jié)構(gòu)和部件采
用了不少新的鋼種，SA213一T23(HCM2S)就
是其中的一種。HCM2S鋼是日本三菱重工業(yè)
株式會社和住友金屬公司聯(lián)合開發(fā)的新型鍋
爐用鋼。該鋼以超(超)臨界鍋爐過熱器、再熱
器低溫段和水冷壁鋼管等部件的使用性能和
工藝性能作為成分設(shè)計(jì)原則，從可焊性、高韌
性和高熱強(qiáng)性3個(gè)方面著手，設(shè)計(jì)制造出的低
碳、低合金、多元復(fù)合、高強(qiáng)度、高韌性的貝氏
體型耐熱鋼。
SA213一T23 鋼屬于2—1／4Cr一1．6W—Mo
系列鋼材，屬于低碳微合金化的控軋鋼和細(xì)晶
粒鋼[】-2]，化學(xué)成分見表1。經(jīng)正火+ 回火供
貨狀態(tài)下T23鋼的微觀組織為回火貝氏體一
馬氏體及優(yōu)化處理后的沉淀析出物，因含碳量
低(碳被限制在0．10 左右或0．10 以下)，
且嚴(yán)格控制含硫、含磷量，減少形成裂紋的傾
向，同時(shí)加入了釩(V)、鈮(Nb)、鎳(Ni)和硼
(B)等微合金化元素，供貨狀態(tài)下其金相組織
的特點(diǎn)是晶粒細(xì)小均勻，提高了材料的高溫蠕
表1 T23鋼化學(xué)成分
成分 T23
1 失效情況
目前，安徽省在役的T23鋼焊接接頭發(fā)生
失效共牽涉到6家發(fā)電公司的11臺鍋爐，發(fā)生
的位置包括對接接頭和角接接頭，包括水冷壁
對接接頭、再熱器集箱段接管與集箱筒體角焊
縫部位等。
圖1為發(fā)生開裂失效的典型位置示意圖。
收稿日期：2015—02—10； 修回日期：2015—06—03
作者簡介：陳安生(1974一)，男，高級工程師，主要從事電站鍋爐壓力容器檢驗(yàn)工作。
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50 鍋爐技術(shù) 第46卷
表2 顯微硬度檢驗(yàn)結(jié)果HV0．2
粗晶區(qū)
349
326
325
33O
359
373
359
362
顯微硬度檢驗(yàn)結(jié)果顯示粗晶區(qū)存在由于碳
化物二次析出而導(dǎo)致的晶內(nèi)區(qū)域硬度升高。
2．3結(jié)果分析
T23鋼材料具有一定的冷裂紋和再熱裂紋
傾向。在環(huán)境溫度低于2O℃ 時(shí)施焊，結(jié)構(gòu)拘束
度較大且應(yīng)力集中部位更容易產(chǎn)生冷裂紋。再
熱裂紋通常發(fā)生在熔合線附近的粗晶區(qū)中，從焊
趾部位開始，向細(xì)晶粒區(qū)發(fā)展并停止，產(chǎn)生原因
是再加熱時(shí)第一次加熱過程中過飽和固溶的碳
化物再次析出，造成晶內(nèi)強(qiáng)化，使得晶界的塑性
應(yīng)變能力不足以承受松弛應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)變。另
外，當(dāng)焊接線能量偏大、結(jié)構(gòu)拘束度大使焊接接
頭產(chǎn)生應(yīng)力集中，加之如果現(xiàn)場焊后不能進(jìn)行良
好的熱處理將進(jìn)一步影響焊接應(yīng)力的釋放也會
導(dǎo)致再熱裂紋的產(chǎn)生。
檢查該2處焊縫的檢驗(yàn)記錄均未發(fā)現(xiàn)有缺
陷存在，從此次發(fā)生泄漏的部位及金相組織檢
驗(yàn)結(jié)果看，發(fā)生泄漏的部位均存在較大的拘束
應(yīng)力，而焊縫熔合線及熱影響區(qū)(粗晶區(qū))是焊
接接頭的薄弱部位，這就會導(dǎo)致焊縫在應(yīng)力集
中作用下產(chǎn)生再熱裂紋導(dǎo)致焊接接頭發(fā)生泄漏
失效。
3 結(jié) 語
(1)殘余應(yīng)力和附加應(yīng)力是導(dǎo)致再熱裂紋的
主要外在因素，建議對現(xiàn)場焊接接頭打磨并做到
圓滑過渡。
(2)現(xiàn)場對水冷壁等T23鋼進(jìn)行焊接時(shí)，應(yīng)
注意焊接工序，對密封鐵件等應(yīng)嚴(yán)格控制裝配間
隙，分散多點(diǎn)焊，焊前適當(dāng)預(yù)熱，采用小直徑焊
條，盡量控制T23鋼管側(cè)的熱輸入量和焊接
缺陷。
(3)減少線輸入能量，適當(dāng)降低焊縫強(qiáng)度。
(4)采取合適的焊后熱處理溫度。由于現(xiàn)在
常用熱處理工藝在720℃ ～750℃ ，而這個(gè)溫度
區(qū)間正好在T23的再熱裂紋最敏感區(qū)間，而由于
母材純度等的影響，不同的T23母材的再熱裂紋
最敏感溫度區(qū)間可能會有上下波動。因此，需根
據(jù)不同的母材采取合適的焊后熱處理溫度，可能
會對減少再熱裂紋有幫助。
參考文獻(xiàn)：
r 1]MIYATA K，IGARASHI，SAWARAGI Y．Effect of trace
elements on creep properties of 0．06C一2．25Cr一1．6W 一0．
1Mo一0．25V一0．05Nb Steel[J]．ISIJ International，1999，39(
9) ：947— 954．
r2]MIYATAK，SAWARAGI Y．Effect of Mo and W on the
phase stability of precipitates in low Cr heat resistant steels
[J]．ISIJ International，2001，41(3)：281—289．
Research on Fa-lure Mode and Prevent ive Measures
of T23 W elded Joints Used in (U)SC
CHEN An—sheng， W ANG Jia—qing
(China Datang Corporation Science and Technology Research Institute Co．，Ltd．，East China Branch，
Hefei 230088，China)
Abst ract：Welding process and properties of T23 welded joints were researched on the basis
of analyzing the statistical failure of T23 steel welded joint which occurred in Anhui thermal
power plants．The characteristics and the cause of reheat cracking and its preventive measures
were emphatically investigated．
Key words：T23； welded joint； failure； preventive measures

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