TP321的焊后稳定化热处理研究

发布时间：2017-09-21 11:31

  本文关键词：TP321的焊后稳定化热处理研究

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【摘要】：TP321,又名S32168,中国牌号06Cr18Ni11Ti,是在304钢中添加Ti元素以增强其抗晶间腐蚀能力和耐高温性能,被广泛用于锅炉、发电、石油、化工、合成纤维、食品、造纸等工业,尤其是石化厂的加氢装置反应系统工艺管道。目前国内外对TP321等奥氏体不锈钢材料焊后是否必须进行稳定化热处理存在争议,很多文献对该类材料的焊后热处理进行了概述,但有些概述来源于推理,有些概述来源于科学实验,但实验项目也比较零碎,并不系统和深入。本文对奥氏体不锈钢材料的发展和研究进行了综述,概述了影响奥氏体不锈钢性能的因素。对TP321原材料做了一系列基本的性能检验,如:化学成分、机械性能、冲击实验,判定其合格之后对其进行氩弧焊打底+熔化极气体保护焊焊接,然后对原材料进行600℃/4h的消除应力热处理和900℃/4h的稳定化热处理。对焊态以及600℃/4h、和900℃/4h热处理试样的焊接接头做硬度测试、基本的机械性能试验、冲击试验等,分析了敏化析出与冲击值的关系。也做了很多微观实验:例如对原材料和焊缝金属做了晶间腐蚀试验、铁素体残余分析,对母材和热影响区做了晶粒度分析、对熔合区进行微观分析,了解了热影响区晶粒长大情况等等。本课题中经过一系列的实验研究发现:经过600℃/4h去应力处理和900℃/4h稳定化处理之后材料的强度等级等基本没有改善,没有大块的结晶物析出,也并没有发生σ相的转变,没有产生晶间腐蚀,晶粒度也没有变化,不同的是900℃/4h稳定化热处理之后材料的塑性和韧性得到了提高,虽然没有很明显,但是600℃/4h去应力处理之后材料的硬度变大了。整体比较来说900℃/4h稳定化处理之后比600℃/4h去应力处理效果好,但是对比效果并没有很明显。对于工程上来说,热处理的温度每上升一度,无论是从时间还是金钱上来说费用还是挺大的,从一些参考文献和其它案例的试验结果来看,而且还涉及到焊接应力在高温态不均衡的释放,以及焊缝微缺陷的影响,会存在焊接微缺陷扩展的隐患。所以总的来说,建议将稳定化热处理换成去应力处理。
【关键词】：奥氏体不锈钢 TP321 焊接 稳定化热处理 晶相(金相)分析
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG441.8
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 引言12
• 1.2 不锈钢12-14
• 1.2.1 不锈钢的概述12
• 1.2.2 不锈钢的发展12-13
• 1.2.3 不锈钢的分类13-14
• 1.3 TP321的特点14
• 1.4 不同资料关于TP321焊后热处理的看法14-15
• 1.5 课题来源及研究意义15-16
• 1.6 本文研究的主要内容和研究方法16-18
• 第2章 奥氏体不锈钢性能分析研究18-30
• 2.1 影响奥氏体不锈钢组织和性能的主要因素18-20
• 2.1.1 合金元素的影响18-20
• 2.1.2 相及相变的影响20
• 2.2 奥氏体不锈钢热处理的特点20-22
• 2.2.1 热处理分类20-22
• 2.3 奥氏体不锈钢的焊接性22-26
• 2.3.1 焊接接头的热裂纹22-24
• 2.3.2 焊接变形与收缩24-25
• 2.3.3 焊接接头的晶间腐蚀25
• 2.3.4 σ相导致的脆化25-26
• 2.4 奥氏体不锈钢TP321的焊接性26-27
• 2.5 TP321焊后热处理的研究现状27-30
• 第3章 常规实验及检验30-42
• 3.1 原材料常规检验30-33
• 3.1.1 TP321板材化学成分检验30
• 3.1.2 原材料机械性能试验30-32
• 1、标准规定的机械性能指标31
• 2、原材料机械性能复验结果31-32
• 3.1.3 原材料表面硬度检测结果32
• 3.1.4 原材料常温冲击试验结果32-33
• 3.2 焊接过程控制33-35
• 3.2.1 焊接方法34
• 3.2.2 焊接工艺如下（PWPS）34-35
• 3.3 焊接检验35-38
• 3.3.1 焊前检验35-36
• 3.3.2 焊接操作人员及焊接场地36
• 3.3.3 施焊过程控制36-37
• 3.3.4 焊接接头无损检测37-38
• 3.4 热处理工艺及控制过程38-40
• 3.4.1 热处理工艺38-40
• 3.4.2 热处理操作及控制40
• 3.5 本章小结40-42
• 第4章 焊接接头性能试验分析42-48
• 4.1 焊缝金属化学成分分析42
• 4.1.1 焊丝化学成分要求范围42
• 4.1.2 焊缝金属化学成分分析结果42
• 4.2 热处理前后的硬度检测（HB）42-44
• 4.2.1 实验结果分析43-44
• 4.3 焊接接头不同状态下拉伸和弯曲试验结果44-47
• 4.3.1 试验结果分析46-47
• 4.4 焊接接头常温冲击试验47
• 4.4.1 常温冲击试验结果47
• 4.4.2 试验结果分析47
• 4.5 本章小结47-48
• 第5章 研究性试验分析48-62
• 5.1 裂纹分析48-50
• 5.1.1 裂纹镜像和能谱分析49-50
• 5.2 焊缝金属的铁素体残余分析50-53
• 5.2.1 金相法进行测试的结果50-52
• 5.2.2 按美国焊接工程师协会推荐的计算公式计算的结果52-53
• 5.3 焊缝金属的晶间腐蚀试验53-54
• 5.4 母材晶粒度和热影响区晶粒度分析54-55
• 5.4.1 母材晶粒度54
• 5.4.2 热影响区晶粒度54-55
• 5.5 焊缝金属和母材金属微观金相分析55-61
• 5.5.1 焊缝的微观晶相分析56-60
• 5.5.2 焊缝的微观金相分析60-61
• 5.6 本章小结61-62
• 第6章 讨论与结论62-68
• 6.1 关于焊接技术的讨论62
• 6.2 关于TP321焊缝金属的液化裂纹和铁素体影响的讨论62-63
• 6.3 关于稳定化热处理的作用以及σ相析出问题的探讨63-64
• 6.4 关于稳定化热处理的再热裂纹的讨论64
• 6.5 关于奥氏体不锈钢敏化问题的讨论64-65
• 6.6 关于标准更新和科技进步的讨论65-66
• 6.7 关于奥氏体不锈钢热处理的结论66
• 6.8 展望66-68
• 参考文献68-74
• 攻读硕士期间已发表的论文74-76
• 致谢76

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本文编号：894286