超超临界机组金属材料性能及应用专题

超超临界机组金属材料性能及应用专题第1页/共91页

二、USC发展的关键技术则是锅炉蒸汽压力及温度参数提高后所需采用的新型耐热钢的选择、制造和安装过程中的焊接及热处理工艺研究、运行后的组织性能变化规律和金属部件损坏后的修复技术研究，这都将是我们今后关注的重点，特别是金属技术监督工作的重点。第2页/共91页

三、随着机组压力、温度的变化及材料的更新，有许多以往典型的损坏和失效都发生了质的变化，而这些问题在国内外电站监督方面目前还没有进行深入的研究分析（有些也是刚刚开始）。

这就需要我们重新开始认识和了解、研究、分析新材料在新的运行环境下的变化，及如何去检修维护，如何检查、处理缺陷，如何制定焊接修复工艺，如何分析判断缺陷的危害程度。这都是摆在我们面前的新课题。第3页/共91页四、经过长期高温高压运行后，新型耐热钢部件损伤后的焊接修复技术的研究

目前我国建造的超超临界机组中，首次采用的新型耐热钢有T92/P92、Super304H和HR3C四种。T92/P92为新型铁素体耐热钢，其焊接性问题有：焊缝韧性低、冷裂纹倾向、Ⅳ型裂纹及焊缝的失效倾向。Super304H和HR3C为新型奥氏体耐热钢，其焊接性问题有：焊接高温裂纹、焊接接头腐蚀和焊缝金属失效脆化倾向。采用上述新型耐热钢制造的USC锅炉部件，经长期高温高压运行发生损伤后，由于焊接环境极差，应力状态复杂，要进行焊接修复会比制造和安装过程中困难的多。因此要尽早开展USC锅炉新型耐热钢部件的焊接修复研究工作。第4页/共91页五、Super304H、HR3C钢抗高温腐蚀和抗高温蒸汽氧化性能的研究，

从理论上认为由于Super304H在冶金方面进行了强化处理，其抗高温腐蚀和抗高温蒸汽氧化性能均应高于TP304H和TP321H钢。尽管HR3C钢不是细晶钢，但HR3C钢的含Cr量已提高到25％，所以HRC钢的抗高温腐蚀性能和抗高温蒸汽氧化的性能均高于Super304H钢。这些都是在长期运行中需要研究的重要问题.根据已投运锅炉暴露问题总结及后期机组设计、使用业绩，考虑管材蒸汽氧化特性，上锅厂已形成设计原则：T23管材的安全使用管壁温度570℃，蒸汽温度530℃；T91管材的安全使用管壁温度595℃，蒸汽温度570℃；超临界锅炉管壁温度设计裕度10-15℃。此与相关的电站锅炉材料设计使用选材有着明显的差异，以往设计选材考虑的知识高温强度问题，很少考虑到高温氧化皮脱落造成的堵塞爆管，实际上此类缺陷在我们超超临界机组锅炉已经是普遍现象。随着电站锅炉温度的不断提升，受热面经受的环境改变，材料的失效方式的改变导致我们需要转变原有材料的设计思想，重新考虑设计理念，第5页/共91页第二部分

国华USC锅炉用S30432钢焊接接头性能评价研究

同种钢接头强度水平远高于进口SUPER304H钢管强度水平，各类接头强度呈现随温度变化较好的规律性。室温下异种钢接头均断于82镍基合金（ERNiCr-3）焊缝，这应是82镍基合金室温抗拉强度（ASMEBPVC2007SECTIONIIPARTC规定其典型抗拉强度值仅550MPa）均弱于两侧母材实际强度的缘故，但接头强度水平均大于两侧母材强度最低值要求；国产接头延伸率偏低。高温650℃条件下异种钢接头断于T92侧，断裂位置应为母材，断裂位置区别于室温拉伸。性能均超过SUPER304H和T/P92钢相应条件下的高温短时力学性能最低值或试验值。第6页/共91页第7页/共91页第8页/共91页试验结果分析重点检验了异种钢接头T92侧的金相组织特征：（1）随机抽取的国产S30432+国产T92钢（Ф45×7.5mm）的2个接头T92侧粗晶区组织中均发现块状铁素体。（2）随机抽取的SUPER304H+国产T92钢（Ф45×7.1mm）的1个接头T92侧粗晶区组织中均发现块状铁素体。（3）随机抽取的国产S30432+进口T92钢（Ф45×8.9mm）的1个接头T92侧粗晶区组织中同样发现块状铁素体。（4）以上3类接头中以焊接2层的7.0mm和7.5mm厚的接头铁素体数量较多、尺寸较大，而8.9mm接头中也有分布，只是数量和尺寸相对以上两个接头较小。第9页/共91页（5）所有铁素体均是沿熔合线走向断续分布，接头内壁根部区域最严重，从内壁向外壁方向逐渐减弱，但焊层道交界处又趋于增多；由焊道交界处向外壁，铁素体相对较少，靠外壁几乎观察不到。（6）绝大部分铁素体靠母材侧的边界距离熔合线约100um，铁素体另一侧与熔合线基本保持30~40um的距离。（7）单个连续块状铁素体最长287.57um，最宽98.33um。（8）T92钢母材和热影响区整体板条特征偏弱，细晶区与母材无明显区别，分界不明显，粗晶区晶粒相对较粗，晶粒度基本在5~6级范围。第10页/共91页第11页/共91页第12页/共91页高温持久试验同种钢接头（国产）1）相同的试验应力下，国产原材料管试样持续时间与进口SUPER304H管原材料差距非常明显，高应力和低应力条件均呈现相同规律，如160MPa试验应力下国产不锈钢管持久试样持续时间仅相当于进口管试样1/8左右。2）相比较国产S30432不锈钢管原材料，相同的试验应力加载条件下，国产同种钢接头试样的断裂持续时间仅相当于母材的1/2。3）国产S30432原材料和同种钢接头的高温持久塑性数据偏低，相对进口原材料更是差距明显，已检测数据中国产原材料试样高温延伸率最低仅6.0%，而接头已有数据均未超过10%，最低甚至低于5%。4）同种钢接头断裂位置有在熔合线附近的粗晶区，也有在距熔合线较远的母材区，未表现出明显的规律性，两个最高应力试样呈现与熔合线平行的斜切式断裂；断口无明显的缩颈。第13页/共91页异种钢焊接接头的高温持久强度试验数据偏低应是δ铁素体的生成造成。

同种钢焊接接头的高温持久强度试验数据偏低应与焊接层厚偏大、焊接层间温度偏高所致。

第14页/共91页试验结果异常分析铁素体生成初步分析T92钢中含有比T91钢更多的铁素体形成元素，大大扩大了高温一次结晶的铁素体区域，因此形成组织δ铁素体倾向更大，而焊缝同时也导致焊缝和热影响区中相对易出现δ铁素体。而避免焊缝和热影响区出现δ铁素体主要从两方面着手，一是选择合理铬当量的焊接材料，而是避免过高的预热温度、层间温度和过大的焊接热输入。该批异种钢接头在距熔合线0.1mm范围内的熔合区出现δ铁素体，这与T92钢材和焊接工艺都可能有关。按照ORNL设计P91钢的Creq=Cr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb+12Al+9Ti-40C-2Mn-4Ni-30N-Cu，计算P92钢的Creq≈9.9，处于δ铁素体生成的边缘区域，再加上P92钢本身含有的铁素体生成元素较P91钢增加较多。由于焊缝为Cr和Ni含量较多的镍基合金焊丝，其C含量一般仅在0.02%左右，低于T92钢，因此在T92钢侧熔合区会存在C、Cr元素的迁移，即C向焊缝、Cr向T92钢迁移，而根据Cr和C在Creq公式中的位置，将增大Creq，增加熔合区δ铁素体生成的倾向。第15页/共91页借鉴前苏联H.T.古特佐夫院士提供的Fe-Cr-C三元平衡相图中12%Cr的切面，对9.0%Cr的T92钢，由于其含碳量在0.1%左右，相应的在平衡状态下δ铁素体的区域也会向低温明显延伸，也必然比普通不含Cr的铁碳平衡相图中的δ铁素体区域大很多。在焊接快速冷却条件下，图中临界转变点必会向温度更低的方向移动，使δ铁素体区域向温度更低的区域推移，而焊接高温部分的冷却速度远高于中低温区的冷却速度，且受预热、层间温度和热输入量的影响相对小得多，于是在较高的预热、层间温度和热输入量条件下，高温部分的临界转变点向温度低的方向推移较多，而中低温区段本身就向更低温区域推移较少，再加上预热和热输入量的增大显著降低了中低温区域的冷却速度，必然导致γ区的进一步缩小，而δ铁素体的区域进一步增大，导致T92钢侧熔合区高温冷却过程中生成δ铁素体。从三种异种钢接头都有铁素体生成可基本排除国产T92钢本身的材料问题所致，焊接工艺问题应是造成铁素体生成的主要因素。第16页/共91页实验初步结果；1）各类焊接接头的室温和高温短时力学性能均超过相应无缝钢管原材料的最低性能要求，并符合标准要求。2）国产S30432+国产T92异种钢焊接接头金相组织异常，接头T92钢侧熔合区出现沿熔合线分布的块状铁素体组织。3）国产S30432母材高温持久试验中目前的试验数据中同一应力条件下的持续时间远低于进口钢管；焊接接头高温持久强度试验中相同试验应力下的试样持续时间仅相当于母材的50%左右；原材料和接头的高温延伸率均明显偏低。4）本次试验的S30432不锈钢同种钢焊接接头，从试验结果显示，对同种钢接头，常规检验项目的性能指标，甚至包括高温短时力学性能指标都满足标准或技术要求的情况下，不能说明或准确反映出该接头在工程上的实际使用性能，因此对相对新型的钢种不能简单满足于焊接工艺评定的要求，应将重点放在应用性能方面，从延长焊接接头使用寿命的角度去实施焊接工艺评定。第17页/共91页第三部分

超超临界百万机组集箱焊缝开裂情况介绍某发电公司超超临界百万机组，在1万小时左右。在对末级过热器集箱对接焊缝进行检验过程中，经过解剖发现裂纹缺陷。之后对同种材质的末级再热器集箱进行了检验，结果发现存在较大裂纹缺陷，裂纹明显带有扩展性质，并延伸到了母材。超超临界百万机组的集箱布置相对某些亚临界或超临界机组来说还是相对简单的，集箱数量也不是很多，使用P92材质集箱相对也并不多，只是在末级过热器出口集箱和末级再热器出口集箱上使用了P92材质集箱，但P91材质集箱相对还是比较多的。超超临界机组采用P92材质比较多的部件是主蒸汽和再热蒸汽管道，真正在锅炉本体上使用到不是很多。第18页/共91页末级过热器、末级再热器集箱筒体对接焊缝焊接特点

集箱制造工艺过程中筒体对接焊缝的焊接工艺过程与管道焊接工艺过程基本是一样的，其焊接工艺过程是：焊前预热→管内充氩保护→对口点固（手工氩弧焊）→打底层焊接（手工氩弧焊）→取消管内充氩保护→!填充盖面（焊条电弧焊或埋弧焊，进行道间温度控制）→恒温→焊后热处理。这个焊接工艺要求在国内基本上都是一样的，区别是在工艺执行的过程中是否严格按照工艺要求进行，如果没有严格按照工艺要求进行焊接，极易产生焊接缺陷。第19页/共91页集箱筒体对接焊缝之所以既有自动焊焊缝也有手工焊焊缝是由于对封头和三通焊缝不能都采用自动焊方式焊接。日本三菱公司对P92材质集箱对接焊缝自动焊方式与国内锅炉厂或电力配管厂自动焊的方式是不一样的，由其独自的特点。通常我们接触到国内生产的自动焊对接焊缝是采用手工氩弧焊打底2遍，手工电弧焊3遍过渡，之后上自动焊机上进行埋弧焊焊接。三菱公司的自动焊焊接是采用手工氩弧焊打底1遍或2遍，之后上自动焊机采用自动氩弧焊进行焊接。他们的自动焊是采用氩弧焊方式进行的，属于自动TIG焊方式，打底层焊接（手工氩弧焊）→重填盖面（自动氩弧焊）。手工氩弧焊焊条为Ф2.4mm，自动氩弧焊焊条为Ф1.2mm。与埋弧焊的特点不同，焊接电流小，焊接熔深小，焊接剖口间隙非常窄，集箱上表面焊缝宽度只有20mm左右。图为末过、末再集箱自动焊焊接剖口图。第20页/共91页图2a末过集箱对接焊缝TiG剖口示意图

第21页/共91页图2b末再集箱对接焊缝TiG剖口示意图

第22页/共91页末过集箱焊缝缺陷形态

第23页/共91页末再H1焊缝车削42mm时裂纹形态第24页/共91页

第四部分P92钢管夹层裂纹第25页/共91页第26页/共91页第27页/共91页第28页/共91页第29页/共91页第五部分

P92钢焊接接头性能评价研究

项目研究内容试验结果及分析主要结论及建议第30页/共91页简要技术说明及主要技术性能指标一、项目主要应用领域及其技术特点：项目主要应用于采用P92新型材料作为高温部件管道的超超临界机组的焊接接头工艺、高温运行、缺陷修复、安全评定、寿命预测等技术监督。由于USC机组发展的关键技术是锅炉蒸汽压力及温度参数提高后所需采用的新型耐热钢的选择、在选择了P92新型耐热钢材料后，虽然目前对P92材料的制造、安装的焊接及热处理工艺进行了初步的试验分析。但目前超超临界机组中使用的P92主蒸汽管道材料安装过程中所产生的一些缺陷及施工工艺正确与否等问题仍没有得到认真分析研究。更为关键的是运行后的P92材料组织性能变化规律和部件损坏后的修复技术处于空白。第31页/共91页简要技术说明及主要技术性能指标采用新型耐热钢P92制造的USC锅炉部件，经长期高温高压运行发生损伤后，由于焊接环境极差，应力状态复杂，要进行焊接修复会比制造和安装过程中困难的多。因此本项目开展了USC锅炉新型耐热钢P92部件的焊接修复技术，P92钢焊接接头性能组织变化规律研究及含夹渣缺陷的P92钢焊缝的安全性评估，研究建立焊接接头在不同载荷水平下的蠕变裂纹起裂的孕育期大小及蠕变裂纹扩展阶段的扩展速率，基于高温断裂力学方法，研究高温下构件的缺陷评定原理，并形成系统的P92高温构件缺陷评定和寿命预测方法。对于今后提早进行新型P92金属材料特别是其寿命的监督、管理、维修，缺陷处理都具有重大意义。该项目的进行也将在国内乃至国际上为超超临界机组的运行金属监督，在役设备的缺陷处理提供可靠的技术保障。第32页/共91页简要技术说明及主要技术性能指标三、项目的主要技术指标：本项目通过高温时效试验、蠕变持久性能试验，对超超临界机组主蒸汽管道用SA335P92钢焊接工艺及低温焊后热处理工艺、多次焊接修复工艺等三种状态焊接接头的组织和性能进行了较系统的分析研究。1.确定了低温热处理工艺的最低温度参数，及其对接头性能的影响、2.确立了多次修复工艺的修复次数的影响及异种钢修复工艺对P92钢焊接接头运行安全性的影响；3.对P92钢焊接接头应力释放系数进行试验标定，4.分析并测出了P92钢焊接接头热处理前、热处理后及拘束状态下的焊接残余应力和应力分布状态；5.取得了P92钢焊缝的断裂韧性参数，6.判定了含夹渣缺陷的P92钢焊缝最小缺陷尺寸，7.测定了P92钢焊接接头蠕变断裂裂纹扩展速率。第33页/共91页主要内容及预期目的简介2、预期目标1)解决施工安装工程中焊接出现的各种问题控制焊接质量，确定焊接工艺最佳参数，即时调整焊接工艺问题，了解不正确工艺对焊接接头造成的影响。2)判断焊接缺陷在新型材料焊接接头中造成的影响。给今后的金属监督提供准确技术参数。3)研究多次焊接热循环对焊接接头性能的影响。提供今后超超临界机组运行中的新型材料部件进行焊接修复的可行性提供技术支持。第34页/共91页项目试验研究内容（一）正常工艺参数（正常焊接工艺、正常热处理工艺）

P92钢焊接接头组织、性能的试验研究2.非正常工艺参数（正常焊接工艺、低温热处理工艺）

P92钢焊接接头组织、性能及运行安全性的试验研究3.多次修复对P92钢焊接接头运行安全性的影响的试验研究4.含缺陷P92钢焊接接头的安全性评估5.P92焊接接头蠕变本构方程6.P92焊接接头蠕变裂纹扩展特性7.P92焊接接头高温缺陷评定及寿命方法第35页/共91页室温力学性能检测光学金相组织分析显微硬度检测扫描电镜分析透射电镜分析焊缝断裂韧性研究根据“超超临界机组焊接工艺应用技术研究”课题及立项书要求焊接工艺参数的影响多次修复的影响焊接缺陷的影响残余应力测量高温加速时效试验高温蠕变试验安全性评估夹渣缺陷为例项目研究内容第36页/共91页一、焊接工艺参数对P92钢焊接接头组织、性能及运行安全性的影响试验研究试验结果及分析第37页/共91页正常工艺参数P92钢焊接接头时效前的组织与性能试验研究第38页/共91页正常焊接工艺P92钢焊接接头时效后的组织、性能试验研究第39页/共91页非正常工艺参数对P92钢焊接接头组织、性能及运行安全性的影响试验研究非正常工艺参数P92钢焊接接头的组织与性能第40页/共91页（1）确定非正常工艺参数（低温热处理温度）；（2）低温热处理接头时效前后的组织与性能变化及对接头运行安全性的影响。非正常工艺参数P92钢焊接接头的组织与性能第41页/共91页非正常工艺参数的确定非正常工艺参数P92钢焊接接头的组织与性能非正常工艺参数的确定第42页/共91页不同热处理温度下的焊缝硬度和冲击功对应曲线非正常工艺参数的确定第43页/共91页焊缝硬度和冲击功的对应关系非正常工艺参数的确定第44页/共91页740℃焊后热处理后焊缝硬度略高于250HB，焊缝冲击功低于30J，在电力建设安装过程中如果温度控制不当或热处理温度不均匀等因素，都会产生此类“脆性”焊缝，结合P92管道焊接安装现场实际情况，此类焊接接头具有一定的典型性和代表性。因此，本项目选择正常焊接工艺、740℃低温焊后热处理工艺作为非正常工艺参数，以下简称低温热处理焊接接头。非正常工艺参数的确定第45页/共91页低温热处理状态P92钢焊接接头高温时效后的组织与性能试验结果非正常工艺参数P92钢焊接接头的组织与性能第46页/共91页低温热处理焊接接头拉伸性能变化曲线非正常工艺参数P92钢焊接接头时效后的组织与性能室温强度略有下降高温短时拉伸性能上升第47页/共91页低温热处理焊接接头时效后焊缝硬度和冲击功变化曲线非正常工艺参数P92钢焊接接头时效后的组织与性能硬度时效1000h后下降冲击韧性时效后没有继续降低第48页/共91页低温热处理焊接接头时效前后的显微硬度变化曲线非正常工艺参数P92钢焊接接头时效后的组织与性能第49页/共91页低温热处理状态高温蠕变试验结果不同试验应力下的蠕变应变曲线非正常工艺参数P92钢焊接接头的高温蠕变性能第50页/共91页低温热处理状态高温蠕变试验结果相同应力下的蠕变应变曲线非正常工艺参数P92钢焊接接头的高温蠕变性能第51页/共91页不同修复状态P92钢焊接接头组织、性能及运行安全性的影响试验研究不同修复状态P92钢焊接接头的组织与性能第52页/共91页不同修复状态P92钢焊接接头时效前的组织与性能不同修复状态P92钢焊接接头的组织与性能修复三次焊接接头修复两次焊接接头Ni基修复焊接接头第53页/共91页不同修复状态焊接接头的拉伸性能和焊缝硬度不同修复状态P92钢焊接接头时效前的组织与性能第54页/共91页不同修复状态焊接接头的冲击性能不同修复状态P92钢焊接接头时效前的组织与性能第55页/共91页不同修复状态P92钢焊接接头时效后的组织与性能不同修复状态P92钢焊接接头时效后的组织与性能第56页/共91页不同修复状态焊接接头时效后的力学性能变化不同修复状态P92钢焊接接头时效后的组织与性能第57页/共91页不同修复状态焊接接头时效后的硬度和焊缝冲击功不同修复状态P92钢焊接接头时效后的组织与性能第58页/共91页修复三次焊接接头时效前后的显微硬度变化不同修复状态P92钢焊接接头时效后的组织与性能焊缝硬度下降；硬度谷值转移第59页/共91页3.3修复三次P92钢焊接接头高温蠕变试验结果修复三次焊接接头不同应力下的蠕变应变曲线不同修复状态P92钢焊接接头时效的高温蠕变试验第60页/共91页3.3修复三次P92钢焊接接头高温蠕变试验结果相同应力下、不同状态接头的蠕变应变曲线不同修复状态P92钢焊接接头时效的高温蠕变试验第61页/共91页3.3修复三次P92钢焊接接头高温蠕变试验结果不同状态焊接接头的蠕变断裂结果不同修复状态P92钢焊接接头时效的高温蠕变试验第62页/共91页正常工艺条件下含缺陷P92钢焊接接头的安全性评估含缺陷P92钢焊接接头的安全性评估第63页/共91页焊态下残余应力分布情况；高温回火状态下残余应力分布情况；挖补后（拘束条件下）焊态下残余应力分布情况；挖补后（拘束条件下）高温回火状态下残余应力分布情况。含缺陷P92钢焊接接头的安全性评估焊接接头残余应力测量第64页/共91页P92钢应变释放系数A、B标定结果含缺陷P92钢焊接接头的安全性评估第65页/共91页焊态接头不同位置的残余应力分布“1”位置焊缝的残余应力“2”位置焊缝的残余应力含缺陷P92钢焊接接头的安全性评估第66页/共91页焊后热处理状态接头不同位置的残余应力分布“1”位置焊缝的残余应力“2”位置焊缝的残余应力含缺陷P92钢焊接接头的安全性评估上部11点钟与1点钟之间，该位置命名为“1”位置；另一处为管子2点钟与4点钟之间，命名为“2”位置。第67页/共91页补焊后焊态下P92钢接头的残余应力分布补焊对残余应力的影响含缺陷P92钢焊接接头的安全性评估第68页/共91页补焊后经热处理的残余应力分布补焊后热处理对残余应力的影响含缺陷P92钢焊接接头的安全性评估第69页/共91页试验用焊接接头含缺陷P92钢焊接接头的安全性评估焊接接头断裂韧性试验第70页/共91页断裂韧度试验用试样含缺陷P92钢焊接接头的安全性评估第71页/共91页断裂韧度试验所用的试验设备含缺陷P92钢焊接接头的安全性评估第72页/共91页试验后焊缝断裂韧度试样的断口形貌

试验后母材断裂韧度试样的断口形貌含缺陷P92钢焊接接头的安全性评估第73页/共91页Z-1试样的R曲线：δ-Δa

Z-1试样的R曲线：J-Δa曲线含缺陷P92钢焊接接头的安全性评估δ0.2BL=0.279mmδm=0.382mm第74页/共91页X-1试样的R曲线：δ-Δa曲线X-1试样的R曲线：J-Δa曲线含缺陷P92钢焊接接头的安全性评估δ0.2BL=0.390mm；δm=0.532mm第75页/共91页P92钢焊缝的断裂韧性曲线含缺陷P92钢焊接接头的安全性评估第76页/共91页

焊缝缺陷模型含缺陷P92钢焊接接头的安全性评估裂纹模型含缺陷P92钢焊接接头的安全性评估第77页/共91页断裂评定曲线KrLrf(Lr)a=20mma=25mma=15mma=10mma=5mmKQ=93.2MPam1/2含缺陷P92钢焊接接头的安全性评估第78页/共91页小结（1）四种状态焊接接头的残余应力检测结果表明焊后热处理使焊接接头的应力发生了重新分布：焊缝区应力降低；焊缝附近母材（20mm内）的应力升高，峰值应力接近500MPa；挖补+焊后热处理状态焊接接头的应力分布与正常热处理接头的基本一致。计算条件下规格为559102mm的P92钢管道焊接接头投运前焊缝中的埋藏夹渣缺陷的安全尺寸为40×20mm。含缺陷P92钢焊接接头的安全性评估第79页/共91页蠕变本构方程及蠕变裂纹扩展特性P92焊接接头蠕变本构方程P92焊接接头蠕变裂纹扩展特性第80页/共91页P92焊接接头蠕变本构方程P92焊接接头中的焊缝金属、粗晶区、细晶区和母材，分别制备单轴蠕变试样，进行600ºC和650ºC的蠕变试验，记录变形-时间曲线，并拟合出各种组织的蠕变参数，蠕变方程选用Norton方程：P92钢的应力-最小蠕变速率曲线P92钢焊接接头各微区Norton方程参数B和n材料温度Bn粗晶区650ºC3.0e-4117细晶区650ºC1.6e-218熔敷金属650ºC1.3e-3916母材650ºC5.6e-3213母材600ºC5.6e-4217第81页/共91页P92焊接接头蠕变裂纹扩展特性采用紧凑拉伸（CT）试样；试验温度650ºC；试样数量：焊接接头2个，母材2个；初始载荷水平：Kin=12-20(MPa·m1/2

）；试验标准：ASTME1457-20O3;热影响区试样，初始疲劳裂纹开在热影响区中间，及粗晶区和细晶区交界处，发生蠕变裂纹扩展后，裂纹偏向细晶区，并在细晶区内扩展，表明细晶区抵抗蠕变裂纹扩展的性能较粗晶区差；CT试样热影响区试样的蠕变裂纹扩展路径第82页/共91页P92焊接接头蠕变裂纹扩展特性蠕变裂纹扩展曲线；扩展速率与高温断裂参量C*的关系第83页/共91页P92焊接接头高温缺陷评定及寿命方法评定程序：⑴定义服役参数；⑵计算破断寿命，tCD

；⑶计算孕育期，ti；⑷计算发生蠕变裂纹扩展后的裂纹尺寸，ag；⑸重新计算破断寿命，tCD；注：评定程序中的每一个步骤的求解方法在报告中，给出一个评定实例。第84页/共91页主要结论及建议（1）正常工艺焊接接头的组织和性能均能满足相关标准的要求：焊缝硬度可控制于HB190~250HB；焊缝冲击功高于41J。建立了焊后热处理温度、焊缝硬度和焊缝冲击功的对应关系：当焊后热处理温度等于或高于750℃，可以使焊缝硬度低于250HB，焊缝冲击功高于41J；焊后热处理温度等于或低于740℃，焊缝硬度略高于250HB，焊缝冲击功低于30J经650℃、7000h时效试验发现焊接接头具有明显的时效脆化倾向：时效1000h后焊缝冲击功从较高值迅速下降至24J，随后较长时间内，焊缝冲击功基本保持在25J左右；造成焊缝冲击韧性迅速下降是由块状Laves相析出造成的；P92钢焊接接头高温时效后的室温强度无明显变化。第85页/共91页主要结论及建议（2）低温热处理（740℃）焊接接头经650℃、7000h时效后力学性能结果：室温抗拉强度基本在630MPa以上，焊缝缺口冲击功从低于41J的较低值也下降并保持至25J左右；低温热处理焊缝冲击功没有继续降低的原因主要是由于马氏体基体由板条状向等轴亚晶转变造成的；高温强度的保持源于基体等轴亚晶组织的缓慢回复及M23C6、MX相、Laves相的沉淀强化作用。不同修复状态接头的组织性能变化：接头强度均能高于620MPa；焊缝硬度可低于250HB；焊缝冲击功高于41J；650℃时效后，强度和焊缝冲击韧性的变化趋势与正常热处理