預熱溫度對12Cr10Co3W2Mo耐磨板焊接冷裂紋敏感性的影響

  12Cr10Co3W2Mo鋼(gang)是(shi)一種新型鐵素(su)(su)體耐磨板,是(shi)在T23、F11、F12、T/P91、T/P92等(deng)前幾(ji)代鐵素(su)(su)體耐磨板的(de)(de)基礎上,通過優化C、Nb、V等(deng)元素(su)(su),添加(jia)0.03%的(de)(de)N元素(su)(su),用W代替部分Mo元素(su)(su),并(bing)添加(jia)高達3%的(de)(de)Co元素(su)(su),使得(de)其高溫蠕(ru)變性(xing)能得(de)到了(le)大幅提(ti)高,預期600℃、105h條件下的(de)(de)蠕(ru)變斷裂強度可(ke)達180MPa,是(shi)超超臨界汽輪(lun)機(ji)噴嘴(zui)(zui)結(jie)構的(de)(de)首選國產化材料之一。汽輪(lun)機(ji)噴嘴(zui)(zui)結(jie)構特殊(shu),焊(han)(han)接(jie)坡口深(shen)且窄,焊(han)(han)接(jie)量大且剛性(xing)固定(ding)。由于焊(han)(han)接(jie)過程中不均勻的(de)(de)加(jia)熱(re)和冷卻,使得(de)焊(han)(han)縫及其附近金屬產生非均勻的(de)(de)膨(peng)脹和收縮,進而引起(qi)焊(han)(han)接(jie)殘(can)余應力(li)和各類焊(han)(han)接(jie)變形,易(yi)于誘發裂紋(wen)。

  研究表明,鐵素體耐磨板冷裂敏(min)感性(xing)較大,多數需要焊前預熱,12Cr10Co3W2Mo耐(nai)磨板作為新型材料,目(mu)前尚未有關于其(qi)焊接(jie)性(xing)研(yan)究(jiu)(jiu)的(de)報道。西(xi)安交(jiao)大研(yan)究(jiu)(jiu)人(ren)員采(cai)用插銷試(shi)驗(yan)方法,對12Cr10Co3W2Mo鋼在(zai)不同預熱溫(wen)度(du)下臨界斷裂應(ying)力進行了研(yan)究(jiu)(jiu),探討(tao)了冷裂敏(min)感性(xing)變化的(de)原因,試(shi)圖為其(qi)在(zai)工(gong)程(cheng)應(ying)用中預熱溫(wen)度(du)的(de)選(xuan)擇提供一定的(de)參考(kao)和理(li)論依據。

  試驗結果表明

  (1)12Cr10Co3W2Mo耐磨板冷裂敏感性強,提高預熱溫度可以明顯提高臨界斷裂應力,焊前預熱320℃時可有效防止冷裂紋的產生。
  (2)當采用焊條手工電弧焊接方法時,臨界斷裂應力隨預熱溫度的升高呈線性增加趨勢,其擬合公式為σcr=177.5+1.38To。
  (3)在各預熱溫度下,12Cr10Co3W2Mo耐磨板焊接接頭粗晶區組織形貌無明顯變化,均為板條馬氏體組織。隨著預熱溫度的升高,粗晶區硬度呈小幅下降趨勢,而臨界斷裂應力增幅遠大于熱影響區最高硬度降幅。
  (4)在各預(yu)熱溫度下,插銷試(shi)樣斷口起裂區形(xing)貌均為解(jie)理(li)+準解(jie)理(li)氫致(zhi)(zhi)開裂特(te)征,隨著預(yu)熱溫度提高(gao),氫致(zhi)(zhi)開裂的(de)斷口特(te)征逐步消(xiao)失(shi)。