【正文】 ，但比不熱處理有了一定的改善，焊縫區(qū)的 3個(gè)試件的 縱 向 V型缺口沖擊值分別為 、 ，但仍不合格。 4） 第 3次工藝改進(jìn)。原工藝焊接的試樣：焊縫區(qū)為粗大的貝氏體組織 、 熱影響區(qū)為貝氏體組織 、 母材為回火貝氏體。 (3) 小徑管 T23鋼焊接時(shí)， 要根據(jù)焊接方法、環(huán)境溫度和管子厚度的不同，經(jīng)過(guò)焊接工藝評(píng)定合格后，正確選擇焊接工藝，這樣才能得到合乎要求的焊接接頭 。在此向 陳 老師表示崇高的敬意和衷心的感謝 ! 在本文撰寫期間，還得到 焊接試驗(yàn)室其他老師的無(wú)私幫助和指導(dǎo)，使論文能夠順利完成，在此深深致謝 ! 感謝本專業(yè)各位同學(xué)給予我的協(xié)作與支持，對(duì)于在百忙之中評(píng)審本人論文的專家學(xué)者及答辯委員們表示衷心的感謝 ! 感謝一切支持、關(guān)心、幫助我的各位老師、朋友、同學(xué)們。在論文撰寫期間，導(dǎo)師從論文選題，內(nèi)容研究，論文撰寫及學(xué)習(xí)等各方而給予了全而的指導(dǎo)。 a． 焊縫 520 b．熱影響區(qū) 520 重慶科技學(xué)院專科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 SA213T23 鋼的焊接工藝評(píng)定 19 C． 回火母材 520 圖 原工藝焊接試樣金相組織 a. 回火焊縫 520 b． 回火熱影響區(qū) 520 C. 回火母材 520 圖 熱處理后焊接試樣金相組織 重慶科技學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì) 5 SA213T23 鋼的焊接工藝評(píng)定 20 結(jié) 論 (1) 雖然 T23的含碳量低，可不熱處理，但經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，沖擊值達(dá)不到規(guī)范要求，不能滿足工藝要求。 硬度試驗(yàn) 改進(jìn)工藝后，試件焊縫區(qū)的硬度值為 208～ 229HB，熱影響區(qū)的硬度值為 168～ 180 HB，母材為 167～ 175 HB，滿足《焊接工藝評(píng)定規(guī)程》的要求。 由于其 Acl轉(zhuǎn)變溫度為 800～ 820℃ ，故選用恒溫溫度為 730～ 750℃ 、 恒溫 2 h。數(shù)據(jù)分析可知， 焊縫的沖擊值與規(guī)程要求的 27J相差甚遠(yuǎn) ， 試驗(yàn)不合格。 彎曲試驗(yàn) 4個(gè)彎曲試樣 (2個(gè)面彎 、 2個(gè)背彎 )經(jīng) 過(guò) 彎曲直徑 d=4t、彎曲角度 180176。 表 焊接工藝 焊接方法 焊接電壓 焊接電流 焊接位置 預(yù)熱 熱處理 層間最高溫度 GTAW 8～ 12V 70～ 120A 6G 無(wú) 無(wú) 350℃ 試驗(yàn)結(jié)果 外觀檢查 3個(gè)焊接試件焊縫余高為 1～ 2 mm ，焊縫及熱影響區(qū)表面無(wú)裂紋、未熔合、夾渣、弧坑及氣孔，咬邊深度最大 ，符合《焊接工藝評(píng)定規(guī)程》的要求。 重慶科技學(xué)院專科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 SA213T23 鋼的焊接工藝評(píng)定 17 5 SA213T23 鋼的焊接工藝評(píng)定 焊接工藝試驗(yàn) 工藝試驗(yàn)按 以上提供的 工藝進(jìn)行。 焊后熱處理工藝規(guī)范 ASME SA213和 ASME Code規(guī)范規(guī)定鋼管的熱處理規(guī)范是正火 +回火 ,正火溫度 ≥1040℃ 、回火溫度 ≥ 730℃ 。 焊接操作中的幾個(gè)要點(diǎn) 鎢極錐度磨到 15176。第一層封底焊時(shí) , 焊接電流采用 95～ 100A, 焊接電流過(guò)大 , 容易出現(xiàn)過(guò)燒現(xiàn)象。焊縫的對(duì)口簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 。 層間溫度控制在 250～ 350℃的范圍內(nèi)，焊接前和過(guò)程中采用遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀進(jìn)行溫度的測(cè)量。 重慶科技學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì) 4 SA213T23 ?60 8mm鋼管焊接工藝 15 4 SA213T23 φ 60 8mm鋼管焊接工藝 焊接 實(shí)驗(yàn)用材料和規(guī)格： SA213T2 60mm 8 mm。 (1) 由式 (1)可以判斷此鋼材有一定的淬硬性，并且 SA213T23鋼中的主要合金元素 Cr、Mo、 V等都可以不同程度地提高鋼材的淬硬性，推遲了鋼在冷卻過(guò)程中的轉(zhuǎn)變，提高了過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，對(duì)于給定成分的合金鋼，淬硬程度取決于從奧氏體相轉(zhuǎn)變的冷卻速度。另外一個(gè)要考慮的因素就是此類鋼是細(xì)晶粒鋼，它是經(jīng)正火 +回火處理，微觀組織為回火貝氏體 +馬氏體和經(jīng)優(yōu)化處理后的細(xì)小析出物，所以說(shuō)在焊接中保證其組織的細(xì)小、均勻是很必要的。 δ相的數(shù)量不僅取決于鋼的化學(xué)成分，也與該鋼結(jié)晶時(shí)的冷卻速度有關(guān)。最后選擇線能量小、熔敷金屬含氧量低的焊接方法也是有利于保證焊縫韌性的措施。雖然這種鋼的焊接裂紋敏感性低，但施焊時(shí)仍應(yīng)小心按規(guī)定的制度進(jìn)行相對(duì)更安全一些。而采用焊條電弧焊焊接的焊縫，在焊后熱處理前，室溫下韌度僅為 30J/cm2 左右，只有經(jīng)過(guò)熱處理后，才達(dá)到 100J/cm2 以上，這些數(shù)據(jù)說(shuō)明，用 SMAW 方法焊接的焊縫必須經(jīng)過(guò)熱處理以后才能使其韌度達(dá)到較高的水平。由于 T23 含碳量較低，其焊接性遠(yuǎn)優(yōu)于 T2鋼 102，并且它對(duì)冷裂紋敏感性很低，有關(guān)試驗(yàn)證明 T23 鋼無(wú)裂紋傾向預(yù)熱 溫度為室溫20℃，而 T2鋼 102 的無(wú)裂紋傾向預(yù)熱溫度為 300℃，根據(jù)這個(gè)結(jié)果，焊接薄壁、小徑管鍋爐受熱面管時(shí)，若環(huán)境溫度在 20℃以上，就可以不做焊前預(yù)熱。隨蠕變斷裂時(shí)間的延長(zhǎng)，貝氏體鐵素體基體和小島中板條馬氏體的回復(fù)及再結(jié)晶的影響逐漸增強(qiáng)，尤其是當(dāng)蠕變溫度較高時(shí)，貝氏體鐵素體基體和小島中板條馬氏體的回復(fù)、再結(jié)晶開(kāi)始較早，對(duì)性能下降的影響提前。 4) 結(jié)論 ① 在 550、 600 和 650℃，由于高溫應(yīng)力的作用國(guó)產(chǎn) T23 鋼將發(fā)生以下的顯微組織演變：貝氏體鐵素體基體將產(chǎn)生回復(fù)及再結(jié)晶，形成亞晶。 從以上分析得知， M23C6 型碳化物的粗化與貝氏體鐵素體基體和小島中板條馬氏體的回復(fù)、再結(jié)晶對(duì)國(guó)產(chǎn) T23 鋼的高溫持久性能下降影響較大，但不同階段的影響程度不同。蠕變斷裂溫度為 650℃ [圖 (c)]時(shí)，性能下降更快，這與貝氏體鐵素體基體和小島中板條馬氏體的回復(fù)及再結(jié)晶密切相關(guān)。可以看出，在 550℃ [圖 (a)]，蠕變斷裂時(shí)間不到 5115h時(shí)， M23C6碳化物粗化比較明顯，是導(dǎo)致性能下降的主要原因；隨著蠕變斷裂時(shí)間的延長(zhǎng)， M23C6繼續(xù)粗化程度不顯著，而貝氏體鐵素體基體和小島中板條馬氏體的回復(fù)、再結(jié)晶逐漸加強(qiáng)，對(duì)性能下降的影響逐漸增強(qiáng)；當(dāng)蠕變 斷裂時(shí) 間 超過(guò)10150h 時(shí)，貝氏體鐵素體基體和小島中板條馬氏體的回復(fù)、再結(jié)晶對(duì)性能下降的影響更加突出。此外，在國(guó)產(chǎn) T23 鋼的蠕變過(guò)程中，貝氏體鐵素體基體和小島中板條馬氏體的回復(fù)、再結(jié)晶以及位錯(cuò)密度的下降，也導(dǎo)致了蠕變斷裂強(qiáng)度降低。蠕變過(guò)程中，由于晶界附近的位錯(cuò)向晶界移動(dòng)，促使更多的碳原子和碳化物形成元素 (如鉻、鉬、鎢等 )向晶界移動(dòng)。同時(shí)，大量彌散分布的 細(xì)小 MX 碳氮化物，在高溫長(zhǎng)時(shí)間蠕變下其粗化并不嚴(yán)重，所以是國(guó)產(chǎn) T23 鋼最主要的強(qiáng)化相。蠕變時(shí)間延長(zhǎng)到 1781h 時(shí)，亞晶特征更加明顯，蠕變時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)到 5109 h 后 ,基本上全部為亞晶。當(dāng)蠕變斷裂時(shí)間達(dá)到 后，原奧氏體小島中的馬氏體已經(jīng)很難保持板條形貌，出現(xiàn)了明顯的再結(jié)晶，位錯(cuò)密度進(jìn)一步降低 [圖 (b)]。 MX碳氮化物在整個(gè)蠕變斷裂試驗(yàn)過(guò)程中比較穩(wěn)定，粗化不明顯。 ② 600℃ 持久試驗(yàn) 國(guó)產(chǎn) T23 鋼在 600℃蠕變斷裂后晶內(nèi)有許多空洞和裂紋，離斷口越近，其數(shù)量越多 。 TEM 觀察結(jié)果表明，這些小島狀物質(zhì)基本為略有回復(fù)的板條馬氏體 [圖 (a)]。 試驗(yàn)結(jié)果及分析 1) 力學(xué)性能 圖 (a)為國(guó)產(chǎn) T23 鋼在不同溫度的持久強(qiáng)度曲線。熱處理工藝采用正火 +回火，持久試驗(yàn)分別在 550 ℃、重慶科技學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì) 2 SA213T23鋼管的綜合性能 8 600℃ 和 650℃進(jìn)行。在選擇熱處理規(guī)范時(shí) ， 從晶粒度角度應(yīng)考慮其良好的綜合性能 ， 一般講熱力設(shè)備的高溫零部件 ， 通過(guò)熱處理獲得 3～ 6級(jí)晶粒度是比較適宜的。奧氏體化溫度對(duì)鋼性能的影響 ， 其實(shí)質(zhì)是通過(guò)隨后的正火工藝來(lái)影響鋼的組織與結(jié)構(gòu)。因此 ，對(duì)于利用固溶強(qiáng)化和析出硬化的耐熱鋼來(lái)講 ， 既受晶粒大小的影響 ， 也受合金元素固溶量的影響 ， 一般認(rèn)為后者的影響大 ， 晶粒尺寸的影響小。同時(shí) ， 他們認(rèn)為第二相粒子的大小、數(shù)量、形狀和分布及晶粒大小是導(dǎo)致不同溫度淬火后持久性能不同的主要原因。 因此 ， 適宜的正火冷速控制是必須的。 熱處理工藝對(duì) T23 鋼組織與性能的影響 T23 鋼的熱處理工藝通常分為奧氏體化后空冷 (正火 )和高溫回火兩個(gè)部分 。冷卻 過(guò)程中 ， 鈮和硼原子在晶界的偏聚會(huì)極大地阻礙新相在晶界處形核 ， 從而使先共析鐵素體生成區(qū)明顯右移 ， 保證了這類鋼能在很寬的冷速范圍內(nèi)得到均勻的貝氏體組織。 Si 的作用 ① 不同厚度的鋼板在熱軋過(guò)程中 ， 采用不同含量的 硅 時(shí) ， 在終軋時(shí)的奧氏體晶粒細(xì) ， 晶粒變形程度很高 ， 經(jīng)加速冷卻后 ， 可以得到細(xì)的貝氏體組織 （ 常是粒狀貝氏體與部分板條狀貝氏體的混合物 ）， 可以保證鋼種必要的強(qiáng)度。當(dāng)鋼中碳含量降到%以下時(shí) ， 鋼在 經(jīng)過(guò)高溫奧氏體化以及熱變形后的冷卻過(guò)程中 ， 不再發(fā)生奧氏體向鐵索體與滲碳體的兩相分解 ， 過(guò)冷奧氏體將直接轉(zhuǎn)變成鐵素體 ， 并留下少量富碳的殘留奧氏體。最新研究表明耐熱鋼中 ， 由于少量的 Nb、 V、 N 的加入 ， 在晶界及晶內(nèi)生成了大量形狀復(fù)雜的 Nb、 V（ C， N）， 它們?cè)诟邷厮苄宰冃芜^(guò)程中比簡(jiǎn)單的球形析出物更能有效地阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng) ， 因?yàn)榧词刮诲e(cuò)已攀移繞過(guò)球形析出物 ， 也能被翼狀析出物截獲 ， 同時(shí)翼狀析出物也增大了捕獲位錯(cuò)的幾率 ， 大大提高了持久強(qiáng)度。少量 V和 Mo還能加速 Laves相沉淀。 合金元素對(duì) SA213T23 組織及性能的影響 Cr、 Mo 元素的作用 Cr 元素的作用有兩方面 ， 一方面提高了鋼的抗氧化性和耐腐蝕性 ； 另一方面固溶于基體中 起固溶強(qiáng)化的作用 ， 并且在回火和時(shí)效的過(guò)程中形成 M23C6相起到了析出強(qiáng)化的作用。 由于這些 優(yōu)點(diǎn) ， T23 鋼都是在正火 +回火的調(diào)質(zhì)狀態(tài)下供貨。除了這些變動(dòng)以外， T23 鋼的硫、磷等雜質(zhì)含量都被明顯地限制和降低了。 SA213T23 鋼可制成各種鋼材．其相應(yīng)的 ASME 標(biāo)準(zhǔn) Tube 為 SA213， Pipe 為 SA335， Plate(板 )為 SA387。 SA213T23 鋼的設(shè)計(jì)思路是采用較低的碳含量，提高焊接性能，加入少量 B(≤ )使鋼全部為貝氏體組織獲得較好的韌性，減少 Mo含量而加入 W 進(jìn)行復(fù)合強(qiáng)化，同時(shí)通過(guò) V、 Nb、 B進(jìn)行沉淀析出強(qiáng)化。在 550～ 600℃溫度范圍內(nèi)， 12CrlMoV和 P9l之間，我們需要一種過(guò)渡材料，這就為 SA213T23 材料留出了一個(gè)很好的使用空間。我國(guó)在 20 世紀(jì) 70 年代開(kāi)發(fā)了與 SA213T23 相近材料12Cr2MoWVTiB(代號(hào)為鋼 102)，該材料是根據(jù)微合金理論研究出來(lái)的一種耐熱鋼，試驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn) 定可靠。日本在 2． 25Cr1Mo 鋼和不銹耐熱鋼之間開(kāi)發(fā)了 SA213T2 9Cr2Mo、 NF61HCM1 HCM12A 鋼等，美國(guó)開(kāi)發(fā)了改良型 9CrlMo 鋼，即 SA213T91(以下稱 T91)。因此，從工藝要求出發(fā)， SA213T23 鋼用于鍋爐水冷壁管有其明顯的優(yōu)勢(shì)。實(shí)際上，在生產(chǎn)流程中，因?yàn)樗浔诘某叽缫约耙桩a(chǎn)生很難矯正的扭曲變形，在爐中進(jìn)行焊后熱處理是很困難的。由于該材料在 (550～ 600) ℃具有良好的蠕變性能和許用應(yīng)力 ,因此它將是 (200～300) MW 以上鍋爐介于 12Cr1MoV 與 T91 或不銹鋼之間的一種很好的過(guò)渡材料。在 (200～ 300) MW 機(jī)組鍋爐過(guò)熱器及再熱器選材方面 , 多年來(lái)常用的模式為 12Cr1Mo