[發明專利]一種異種鋼焊接接頭安全性評價方法

在審

• 申請號: 202011189658.3
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112362473A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 劉福廣;李勇;常哲;楊二娟;王博;米紫昊;王艷松;劉剛;韓天鵬;張周博
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/30;G01N3/42;G01N17/00;G01N21/95;G01N23/2202;G01N23/2206;G01N1/28
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種異種鋼焊接接頭安全性評價方法，以機組的實際運行情況為基礎，選擇異種鋼接頭中受力情況比較復雜的接頭進行取樣，通過接頭的組織性能檢驗，以異種鋼接頭的性能變化趨勢和組織老化特征為依據，可以對超(超)臨界機組異種鋼焊接接頭進行綜合評估，提早發現接頭的早期失效傾向，減少因異種鋼焊接接頭早期失效導致的非計劃停機，對增加電廠效益具有重要的指導意義。

技術領域

本發明屬于超(超)臨界機組鍋爐異種鋼新材料技術領域，具體涉及一種異種鋼焊接接頭安全性評價方法。

背景技術

根據目前國內外異種鋼焊接接頭的早期研究和使用情況得知，采用Ni基焊材的異種鋼焊接接頭可以在一定程度上抑制“碳遷移”現象，有效避免由于貧碳軟化層的存在造成接頭的蠕變強度降低，并且由于Ni基焊材的熱膨脹系數介于合金鋼和奧氏體不銹鋼之間，與鐵素體鋼接近，可以減少熱應力造成的異種鋼接頭的早期失效傾向，提高接頭的使用壽命，所以當前被廣泛應用到鐵素體和奧氏體耐熱鋼的連接中。但是從Ni基過渡異種鋼焊接接頭的使用現狀來看，接頭在高溫高壓的長期運行過程中，Ni基過渡焊接接頭仍然會在鐵素體鋼側熔合線處出現早期失效，一般出現Ni基過渡異種鋼焊接接頭出現早期失效的時間為7～10年，這種早期失效是否與熔合線處析出相的形狀、大小及分布情況和界面形貌有關，目前的研究結果還不一致；關于Ni基過渡異種鋼焊接接頭焊后是否需要進行熱處理還存在一定的爭議；此外，在Ni基過渡異種鋼焊接接頭的長期高溫運行后，目前尚沒關于接頭的較為統一的老化損傷特征評定方法和有效的金屬監督措施。因此，有必要對異種鋼焊接接頭的組織老化損傷特征及安全性進行研究很評價。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種異種鋼焊接接頭安全性評價方法，能夠對超(超)臨界機組新材料Ni基過渡異種鋼焊接接頭高溫運行過程中的組織變化趨勢進行預知、預測，有效指導現場安裝、檢修工藝的制定，為今后異種鋼焊接接頭的組織老化損傷特征的評定方法和金屬監督提的制定提供技術支持。

為達到以上目的，本發明采用如下技術方案：

一種異種鋼焊接接頭安全性評價方法，包括如下步驟：

(1)對接頭附近的結構和鍋爐的運行情況進行詳細調研；

(2)對異種鋼焊接接頭進行現場檢查；

(3)根據以上調研結果和異種鋼焊接接頭的現場檢查結果，抽取異種鋼焊接接頭中受力情況復雜的接頭進行現場割管取樣；

(4)對異種鋼接頭的安全性進行評估，具體為如下：

根據試驗得出的異種鋼焊接接頭的組織與性能變化趨勢和老化損傷特征，對取樣接頭的安全性評估應進行如下檢驗：①對取樣接頭進行力學性能檢驗，檢驗內容包括拉伸性能、沖擊、布氏硬度及顯微硬度；②對取樣接頭進行組織檢驗，檢驗內容包括光學金相組織檢驗和掃描電子顯微鏡分析，檢驗合金鋼側熔合線附近區域及合金鋼側熱影響區，對于合金鋼與奧氏體鋼組合，應重點對熔合線附近的Ⅰ型碳化物和蠕變孔洞進行檢查，根據合金鋼側熔合線Ⅰ型碳化物的大小、形貌及蠕變孔洞的大小和連接情況，以及熱影響區中是否出現沿氧化缺口擴展的沿晶裂紋，對異種鋼接頭的界面安全性進行評估；此外，還應檢驗合金鋼側熱影響區中是否出現“白亮”軟化帶及細晶區中是否出現了蠕變孔洞的連接；針對含HR3C鋼的異種鋼接頭中在熱影響區及母材中是否出現了網狀沿晶碳化物；因此，若異種鋼焊接接頭出現如下特征之一則表明焊接接頭存在安全隱患：(1)沿合金鋼側熔合線出現呈線狀分布的大顆粒Ⅰ型碳化物；(2)由Ⅰ型碳化物形核、長大的蠕變孔洞發生連接；(3)熱影響區中出現沿氧化缺口擴展的沿晶裂紋；(4)在合金鋼側熱影響區中出現“白亮”軟化帶；(5)細晶區中出現密度較高的蠕變孔洞并開始連接；(6)含HR3C鋼的異種鋼接頭中在熱影響區及母材中出現了網狀沿晶碳化物；其中第(1)～(3)對目前應用較多的合金鋼與奧氏體鋼組合具有普遍的適用性，而(4)、(5)則主要針對含有T91、T92馬氏體耐熱鋼的異種鋼組合，(6)則主要針對含有HR3C鋼的異種鋼接頭。