700℃超超临界锅炉用钢HR6W焊接接头性能的试验研究.pdf

ww. xucun.cm
第46卷第3期
锅炉技术
Vol 46, No.3
2015年5月
BOILER TECHNOLOGY
May.,2015
制造?质量标准?材料
700℃超超临界锅炉用钢HR6W焊接接头性能的试验研究
卢征然,王炯祥,陈亮
上海锅炉厂有限公司,上海200245)
摘要:介绍了HR6W材料的化学成分和力学性能及焊接填充材料,进行了环向对接焊接试验,焊接接头
按JB/T4730标准进行RT检测,接头做了拉伸、弯曲、冲击、硬度试验和金相分析。试验结果表明:材料焊接
性能良好,接头性能能满足材料要求,焊接接头在700℃高温持久试验外推1.0×105h强度能满足材料在700
℃工况条件下长期使用运行,为700℃超超临界机组锅炉高温受热面选用材料做好了技术储备。
关键词:HR6W焊接接头;焊接工艺性能;力学性能
中图分类号:TK229.2
文献标识码:B
文章编号:1672-4763(2015)03-0053-04
0前言
HR6WV钢的材料化学成分和力学性能
近年来一批百万等级超超临界机组相继
试验用钢管材料由日本住友公司提供的
投入运行,其效率可达到45%左右。为进一步HR6W,d50.8×8mm(min)钢管,其化学设计
提高燃煤电厂的净效率,世界各主要先进国家范围和实测值见表1,其室温力学性能值见表2。
均制定了进一步的研究计划,如欧盟正在执行
表1HRW钢的化学成分
t%o
的“ Ihermie AD700 PF Power Plant(兆卡计划
成分
Code case 2684-1
测试值
先进的700℃燃煤电厂)”计划;美国正在组织
≤0.10
和支持的更高参数超超临界发电机组的研究
w(Si)
1,00
0.29
项目-760℃计划;日本正在进行的“新阳光
(Mn)
≤2.00
0.89
( New Sunshine)”计划。可见上述各国都将高
参数超超临界机组作为今后的发展方向
w(P)
0.030
0,007
下一代超超临界机组的主力用钢与目前
w(Ni)
40.0~55.0
的超超临界机组的主力用钢有较大差别。在
w(Cr)
21.0-25.0
で(W)
4.0~8.00
6.55
下一代超超临界机组中将大量使用高温性能
e(Ti
≤0.20
更为优越的高Cr、高Ni奥氏体材料和高温镍
w(Nb)
0.40
0.17
基超合金材料,高Cr、高Ni奥氏体材料和高温
镍基超合金材料将成为下一代超超临界机组
表2HR6W钢的室温力学性能测试结果
制造的重点、难点。为此很有必要对下一代超Rp.2/ Mpa Rm/MPaA/%Z/%硬度/HB
超临界机组的主力用钢开展前瞻性的试验
423;382705;67950;5356;62155;156;156
研究。
注;拉伸试样尺寸为JISZ220114AΦ6X30G.L.纵向。
本试验结合上海锅炉厂有限公司的实际情2HR6W钢的焊接工艺试验
况,对目前很有潜力用于700℃机组的高Cr、高
Ni奥氏体钢HR6进行了试验。通过试验初步
为对HR6W钢的焊接工艺性能进行评判,
了解了HR6W钢焊接接头的性能
共焊接了10副环缝试样,坡口形式见图1。
收稿日期:2015-01-15
基金项目:国家能源局的资助项目(NY20110103C-1)
作者简介:卢征然(1960-),男,高级工程师,主要从事锅炉及压力容器焊接工艺工作
ww. xucun.cm
锅炉技术
第46卷
2.3无损检测
共焊接了HR6环缝对接接头10副,焊后
按JB/T4730-2005标准对10副对接接头进行
100%RT无损检测。经检测10副对接接头全部
合格,焊接接头质量等级不低于Ⅰ级,合格率
钝边尺
10%。表明HR6W钢的可焊性良好, Therma
nit617焊丝的工艺性良好。
坡口与坡口间隙
3HR6W焊接接头性能试验
图1HR6W环缝焊接坡口
3.1焊接接头的室温拉伸试验
HR6不锈钢管属高Cr、高Ni奥氏体耐热
焊接接头的室温拉伸试验结果见表5。
不锈钢,适合采用热输入量小的焊接方法,因此,
环缝对接焊全部采用手工氩弧焊焊妥。焊接时5HR6W焊接接头室温拉伸试验结果
为了防止根部背面焊缝的氧化,在手工氩弧焊打
试样号材料热处理态Rm/MPa断裂位置
底第一、第二层,对内壁通人氩气,进行背面
R1HR6W焊态678;681焊质外;焊质外
注:室温拉伸试样尺寸为JISZ220114Aゆ6X30G.L.纵向。
保护。
2.1焊接工艺试验用材料
从试验结果可以看出,试样的断裂位置均在
焊接工艺试验用的焊接材料由德国 Bohler母材上,表明焊接材料的室温强度高于母材的室
Thyssen公司提供,其焊材牌号为 Thermanit617,温强度。
规格为中2.4mm,焊材的化学成分见表3。
3.2焊接接头的弯曲试验
表3 Thermanit617焊丝化学成分wt%
焊接接头的弯曲性能试验结果见表6。
项目
数值
表6HR6W焊接接头弯曲试验结果
0.058
材料热处理态面弯试验
背弯试验
0.1
HR6W焊态
合格,合格
合格,合格
w(Mn)
0.04
(D=3T,a=180°)(D=3T,a=180°)
0.00L
0.003
焊接接头的弯曲试验,按ASME规范要求
为:D=4T,=180°,按蒸汽锅炉安全技术监察规
Cr)
20.18
程要求为:D=3T,g=90°。本试验按更严格的D
(A1)
0.766
u(Ti)
=3T,a=180°进行试验,HR6W焊接接头D
3T,cg=180°的弯曲全部合格,表明HR6W焊接
e(Mo)
8.3
接头的延展性能良好。
Co)
11.37
3.3焊接接头的冲击性能
U(Fe)
0.38
焊接接头的冲击性能试验结果见表7。
2.2环缝焊接工艺规范参数
表7HR6W焊接接头冲击试验结果(J)
焊接规范是影响焊缝性能的主要因素之一。
取样位置
为了提高接头的力学性能,在焊接时不宜采用过
料试样尺热处试验温
大的焊接热输入。在保证熔合良好的情况下,施
寸/mm理态度/℃焊缝热影响区
焊时,尽可能降低焊热输入,采用多层多道焊
7,5X
152,
HR6W10×5焊态20
162,137114,128
焊接规范参数详见表4。
表4HR6W燡接规范参数
试验结果表明:HR6W焊接接头的冲击韧性
焊接方法层间温度
/"电流/A电压/V焊接速度
良好。
/( mm. m