有无焊后热处理小径中厚壁12Cr1MoVG钢管焊接接头结构与性能的对比研究

发布时间：2020-05-26 23:32

【摘要】：12Cr1MoVG钢管在我国在役、在建火力发电机组中广泛使用,现行技术规范要求该钢管焊后需进行焊后热处理,工作量大,生产效率低,操作环境差。电建企业强烈要求取消热处理操作,但因此对焊接接头的结构、性能及安全可靠性的影响缺乏足够的认识,有必要开展相应的研究,为技术人员制定新的焊接技术规范提供科学依据。本文针对有无焊后热处理的12Cr1MoVG小径中厚壁钢管焊接接头为研究对象,研究焊态及PWHT条件下焊接接头显微组织、室温、高温力学性能及残余应力分布的不同特点;采用Goldenberg建立的模型,预测两种12Cr1MoVG钢管焊接接头的持久强度,开展可靠性研究;采用MSC.Marc有限元模拟软件及生死单元方法,模拟焊接接头中的残余应力场,并与该焊接接头内、外壁轴向的残余应力分布的测试结果进行对比。焊后热处理未导致12Cr1MoVG钢管焊接接头显微组织发生明显变化,但促使焊接接头中粒状珠光体的分解以及碳化物的析出长大,导致焊接接头的屈服强度、抗拉强度及焊缝硬度的降低,冲击韧性、延伸率及母材与热影响区硬度的提高。热处理导致焊缝及热影响区的周向残余应力由主体的拉应力状态转变为压应力状态,且应力水平明显降低。有限元数值模拟结果表明,12Cr1MoVG钢管焊接接头外壁焊缝附近区域的残余应力为压应力且母材端残余应力的变化幅度要比焊缝区小。12Cr1MoVG钢管焊接接头内壁焊缝及热影响区的残余应力为压应力,而母材承受拉应力。该模拟结果与12Cr1MoVG钢管焊接接头内、外壁轴向残余应力分布的测试结果高度吻合。随测试温度的升高,焊态及焊后热处理态12Cr1MoVG焊接接头高温短时拉伸强度降低,而延伸率升高,焊态接头的高温短时拉伸性能均高于PWHT态接头。同时,接头的应力三轴度增大,两种接头的断裂机制由剪切断逐渐过渡到正断。推算的510℃时焊态及焊后热处理态12Cr1MoVG焊接接头的持久强度下限分别为61MPa和86MPa,均大于某电站锅炉的最大蒸气工作压力30.35 MPa,因此均具有较高的长期服役安全可靠性。
【图文】：

道焊是由多个单道焊缝相互叠加而构成的。对于环焊缝焊道焊，其示意图如图 1-1 所示。对前一道焊缝而言，后续焊热作用，即热处理的作用；对后续焊缝而言，前一道焊缝于焊接参数不能保证完全相同，因此，，每一道焊缝都具有些热循环曲线之间相互作用，共同对焊缝的性能产生影响。

图 2. 1 12Cr1MoVG 钢管对接接头坡口示意图（mm）.1 Schematic diagram showing the groove of the 12Cr1MoVG welded joint MoVG 钢管焊接接头的焊缝采用 V 型坡口，坡口参数如图 2.1附近油污、铁锈、杂质等清理干净，另外打底与中间焊道均
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM621;TG457.6

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本文编号：2682573