[發明專利]低合金耐熱鋼再熱裂紋敏感性的評判方法

在審

• 申請號: 201810412168.1
• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號: CN109001045A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 朱麗慧;周任遠
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/40;G01N1/32
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明提供了一種低合金耐熱鋼再熱裂紋敏感性的評判方法，其主要步驟為：（1）取樣并制成金相樣；（2）測量試樣中晶粒的晶界和晶粒內部的硬度并計算硬度差；（3）選取多個晶粒測量并且計算硬度差的平均值；（4）對比各個試樣的硬度差平均值，硬度差較小的試樣再熱裂紋敏感性較低，反之較高。本發明能夠較為簡便地測定低合金耐熱鋼的再熱裂紋敏感性。相比于常規再熱裂紋敏感性的測定方法（Y型拘束裂紋試驗和高溫緩慢拉伸試驗），本發明不需要對試樣進行焊接、對其大小及形狀沒有要求且主要步驟為硬度的測量，故具有較大的簡便性。

技術領域

本發明提供了一種低合金耐熱鋼再熱裂紋敏感性的評判方法。

背景技術

在低合金高強鋼、珠光體耐熱鋼以及沉淀硬化的鋼的焊接接頭中，在進行消除應力的熱處理或在一定溫度下服役時，其熱影響區粗晶區部位會產生再熱裂紋。鋼中Cr、Mo、V、Nb和Ti等元素會促使形成再熱裂紋。再熱裂紋屬于嚴重的危害性缺陷，極易導致容器內充裝介質的泄露或壓力容器的瞬間爆破，從而危害公共財產和生命安全。特別是用于超超臨界火電廠的再熱器、過熱器和水冷壁管。由于超超臨界機組的工作溫度（>600℃）和蒸氣壓較高（>30MPa），將會導致再熱裂紋的快速擴展，最終發生過熱器或水冷壁爆管等失效問題，嚴重影響超超臨界火電機組的安全性和效率。

T23鋼是日本住友金屬株式會社在我國G102的基礎上進行改進，形成以W-Mo的復合固溶強化以及Cr的碳化物和Nb的碳氮化物彌散沉淀強化的低合金耐熱鋼。由于具有較低的碳含量，一般認為T23 鋼具有好的焊接性。由于該鋼在(550-600)℃具有良好的蠕變性能和許用應力，不需要進行代價昂貴且難以實施的焊前預熱和焊后熱處理且滿足焊后焊縫和熱影響區硬度不大于350HV的有關規定，故被廣泛應用在1000MW超超臨界鍋爐水冷壁等部位。但是，該鋼在超超臨界鍋爐中出現的水冷壁焊縫裂紋等早期失效問題以及在運行前期檢測時均在多處焊縫發現裂紋的存在，引起了業界的廣泛關注，成為困擾超超臨界機組安全穩定運行的難題之一，其應用前景也受到了質疑。一些學者們對此進行了研究并發現，T23鋼焊接接頭內的裂紋屬于再熱裂紋。并且，他們認為T23水冷壁失效的內因是由于T23鋼具有較強的再熱裂紋敏感傾向。

通常的再熱裂紋敏感性測量方法有：

1. 理論計算方法

通過大量試驗數據整理，研究人員在此基礎上得到了多種經驗公式。其中有定量表示合金元素對再熱裂紋敏感性的影響的三種經驗公式：

ΔG=Cr+3.3Mo+8.1V-2 (1)

當ΔG>0，易裂

ΔG₁=Cr+3.3Mo+8.1V+10C-2 (2)

當ΔG₁>2，易裂；當ΔG₁<1.5，不易裂

P_SR=Cr+Cu+2Mo+5Ti+7Nb+10V-2 (3)

當P_SR>0，易裂

這些公式具有一定的參考意義，但也僅僅是一些經驗公式，故缺少準確性。同時，每種公式需要有一些特定的成分與之對應，因而在普適性上也有所欠缺。

2. 自拘束實焊接頭試驗

自拘束實焊接頭試驗包括斜Y型坡口焊接裂紋實驗、里海拘束試驗等。為了使試驗焊道產生較高的拘束度，這類試驗通過焊接拘束焊道，從而形成較高水平的殘余應力。焊后進行消除應力熱處理，然后對試樣進行解剖，通過探傷檢查裂紋，用斷面裂紋率和表面裂紋率來評價再熱裂紋敏感性。這種方法的優點在于測試得到的再熱裂紋敏感性較為準確。但是，由于需要焊接拘束焊道，故該方法需要較大較厚的試樣。并且，該方法還涉及到解剖和探傷。所以，利用該方法測量再熱裂紋敏感性較為復雜且成本較高。