【正文】 止環(huán)境污染的有效途徑之一。與我一同工作的同志對本設計（研究）所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫 3） 畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4） 圖表應繪制于無格子的頁面上 5） 軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔 1） 設計（論文） 2） 附件：按照任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件） 次序裝訂 3） 其它 學生畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明 本人以信譽聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文）是在導師的指導下進行的設計（研究）工作及取得的成果，設計（論文）中引用他（她）人的文獻、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標注出，論文中的結論和結果為本人獨立完成，不包含他人成果及為獲得重慶科技學院或其它教育機構的學位或證書而使用其材料。 關鍵詞 ： T23鋼 耐熱鋼 焊接性 顯微組織 持久強度 重慶科技學院?？粕厴I(yè)設計 目錄 1 目錄 摘要 ?????????????????????????? ???????? Ⅰ 1 前言 ???????????????????? ?????????????? 1 SA213T23 鋼管在鍋爐的研究背景 ?????????????????? 1 SA213T23 概述 ?????????????????????????? 1 SA213T23 鋼管在鍋爐的應用 ???????????????????? 2 SA213T23 鋼管在鍋爐的應用前景 ?????????????????? 3 2 SA213T23 鋼管的綜合性能 ???????????????????????? 4 SA213T23 鋼管的成分 ??????????????????????? 4 合金元素 對 SA213T23 組織及性能的影響 ??????????????? 5 Cr、 Mo 元素的作用 ???????????????????????? 5 V、 Nb 元素的作用 ????????????????????????? 5 C 元素的作用 ?????????????????????????? 6 Si 的作用 ???????????????????????????? 6 微量 Nb和 B的綜合作用 ?????????????????????? 6 其它元素的控制 ?? ?????????????????????? 6 熱處理工藝對 T23 鋼組織與性能的影響 ???????????????? 6 正火工藝的影響 ????????????????????????? 7 回火工藝的影響 ????????????????????????? 7 SA213T23 鋼管的組織和性能 ???????????????????? 7 試驗材料及方法 ????????????????????????? 7 試驗結果及分析 ????????????????? ??????? 8 3 SA213T23 的焊接性及接頭性能分析 ???????????????????? 13 SA213T23 鋼的焊接性分析 ????????????????????? 13 SA213T23 的焊接接頭性能分析 ??????????????????? 13 焊接裂紋敏感性 ???????????????????????? 13 焊縫韌性 ??????????????????????????? 13 時效傾向 ??????????????????????? ???? 13 焊縫的δ相 ?????????????????????????? 13 焊縫的淬硬性 ????????????????????????? 14 焊縫的未熔合 ????????????????????????? 14 根層焊縫金屬氧化 ??????????????????????? 14 4 SA213T23φ 60 4鋼管焊接工藝 ????????????????????? 15 重慶科技學院?？粕厴I(yè)設計 目錄 2 焊接方法 和焊接設備 ???????????????????? ? ?? 15 焊接材料及規(guī)格 ????????????????????????? 15 焊接工藝參數(shù) ?????????????????????????? 15 焊前準備及坡口型式 ??????????????????????? 15 焊接程序及操作技術要求 ????????????????????? 16 焊接操作中的幾個要點 ?????????????????????? 16 焊后熱處理工藝規(guī)范 ??????????????????????? 16 5 SA213T23 鋼的焊接工藝評定 ????? ????????? ???????? 17 焊接工藝試驗 ?????????????????????????? 17 試驗結果 ???????????????????????????? 17 結論 ?????????????????????????????? 20 ?? 參考文獻 ???????????????????????????????? 21 致謝 ?????????????????????????????????? 22重慶科技學院?？粕厴I(yè)設計 1 前言 1 1 前言 SA213T23 鋼管在鍋爐的研究背景 隨著電力工業(yè)的 發(fā)展和全球對環(huán)境問題的日益關注 ,節(jié)約一次能源、加強環(huán)境保護、減少有害廢氣排放、降低地球溫室效應已引起國內外的高度重視。在投入運行的初期 ， 中墻部位的管壁溫度達到497℃。 需要采用焊接以后可以不進行熱處理的鋼材來制作。 SA213T23 概述 SA213T23（ HCM2S）是日本住友 金屬株式會社 在我國 G102（ 12Cr2MoWVTiB）基礎上，重慶科技學院?？粕厴I(yè)設計 1 前言 2 將碳含量從 %降至 %以改進材料的焊接性能 ， Mo 含量從 %降至 %， W量從 %升至 %，并形成以 W 為主的 WMo 的復合固溶強化，加入微量 Nb 和 N 形成碳氮化物彌散沉淀強化，而研制成功的低碳低合金貝氏體 型耐熱鋼。作為一種 材料 , T23 鋼相當于 G102 ,它是吸取了 G102 的 Mo 、 W 復合固溶強化和微量元素析出的優(yōu)點 ,在 T22 的基礎上改型發(fā)展起來的。對這樣大而薄的平面形構件實施熱處理不僅難度很大，而且構件在受熱后極易產(chǎn)生扭曲變形，且這種 扭曲變形是極難矯正的。日本住友公司根據(jù)微量合金化理論，在 SA213T23，以彌補 T22 強度的不足，現(xiàn)在這種材料已經(jīng)納入 ASME 的 code case 21991，擬定牌號為 SA213T23，日本牌號為 STB Ⅲ 1。該鋼是在 ASME SA213T22鋼的基礎上，吸收我國鋼 102的優(yōu)點研制而成。此外，再添加少量的釩、鈮、氮和硼等微合金化元素 。 T23 鋼正火后的回火溫度 為 760～ 790℃ 。 Nb（ C， N） 十分穩(wěn)定 ， 淬火時的殘留第二相一般是 Nb（ C， N） 。 ③ 鋼的碳含量很低 ， 可焊性極佳 ， 一般不用預 熱 處理和 焊 后 熱 處理。鋼中的錳起固溶強化作用 ， 并阻礙先共析鐵素體的析出 。日本的藤田利夫等人曾研究過淬火溫度對 剛持 久強度的影響 ， 表 明 高的淬火溫度通常具有高的持久強度。低合金耐熱鋼隨著晶粒尺寸增大到某一范圍時 ， 鋼的熱強性提高 ， 而持久塑性和沖擊韌性降低 ， 鋼的缺口敏感 性增加。 SA213T23 鋼管的 組織和 性能 試驗材料及方法 試驗所用 T23 鋼管試樣由 東方鍋爐 提供，其化學成分 (質量分數(shù)， %)為： %、%、 %、 %、 %、 %、 B %、 N %、 %、 Si %、%、 S %、 P %。 圖 不同試驗溫度下國產(chǎn) T23鋼的持久強度 (a)和硬度 (b) 圖 供應狀態(tài)下 T23鋼的顯微組織 2) 顯微組織 ① 供應狀態(tài) 供應狀態(tài)下國 產(chǎn) T23鋼的組織為粒狀貝氏體，貝氏體鐵素體基體上有許多小島狀物質。隨蠕變斷裂時間 (t)的延長， M23C6碳化物明顯粗化，但是當蠕變斷裂時間延長到 1929h后，粗化速率不大 (圖 )。 TEM 觀察結果表明，貝氏體鐵素體基體中的小島在 550℃蠕變 10150 h后才很難保持板條馬氏體特征，而在 650℃蠕變 279h后，貝氏 體鐵素體基體就發(fā)生了回復和再結晶，開始出現(xiàn)少量亞晶，同時，小島上的板條馬氏體明顯寬化，并且在有些區(qū)域出現(xiàn)了回復，位錯密度明顯下降。高溫下，隨著蠕變斷裂時間的延長，國產(chǎn) T23 鋼的強度和硬度逐漸下降，這主要與蠕變過程中組織演變有關。圖 T23 鋼在不同溫度的蠕變試驗中， M23C6碳化物的粗化、貝氏體鐵素體基體和小島中板條馬氏體的回復及再結晶對持久強度、硬度的影響。隨著蠕變斷裂時間的繼續(xù)延長， M23C6 的粗化不再明顯，此時導致性能下降的主要原因是貝氏體鐵素體基體和小島中板條馬氏體的回復及再結晶。 ② 高溫應力作用下，蠕變斷裂時間較短時， M23C6 碳化物的粗化對國產(chǎn) T23 鋼性能下降起主導作用。采用全氬弧焊和手工電弧焊得到焊接接頭沖擊韌性是不一樣的，根據(jù)有關試驗焊接厚度為 15mm 的 T23 鋼，若用 GTAW 方法焊接，即使在焊態(tài)下 它的韌性也是優(yōu)良的，在 0℃的韌度還在 200J/cm2 以上，它的脆性轉變在 10℃左右。選擇含鈮、 釩較低、含鎳量較高的焊接填充金屬也有利于確保焊縫的韌性。 那么在此鋼的焊接中，對這些合金元素的保護是首要考慮的問題，在焊接中燒損這些合金元素就意味著失去了，它應有的特性，同時形成了焊縫與母材之間金屬元素含量的梯度 ，焊縫處 的機械強度相對也是薄弱環(huán)節(jié)，最終導致焊 縫的失敗 。 根層焊縫金屬氧化 焊縫中的 Cr、 Mo、 V、 W等合金元素達到一定含量時，在高溫下可以與氧氣發(fā)生化學反應，形成合金元素的金屬氧化物，大大降低了焊縫熔敷金屬的力學性能，并且SA213T23鋼的合金含量較高，如果焊縫金屬在高溫狀態(tài)下停留 的時間過長，必將造成焊縫背面金屬氧化，因此在焊縫背面不充氬保護的條件下，焊接時必須嚴格控制焊接電流，適當提高焊接速度，保持較小的焊縫熱輸入量。 ，鈍邊厚度 0＜ P≤ mm，對口間隙 2mm＜ C＜ 3 mm，間隙太小容易造成未焊透，間隙過大，焊縫的填充量加大，焊接速度相對減小，熱輸入量增加層間溫度 升高，容易導致焊縫根部氧化。電弧熄弧后 , 應對收弧處和熔池供氬氣 10s, 進行延時保護 , 避免產(chǎn)生弧坑裂紋 。 小口徑 T23管子 焊接可以不熱處理，也可以進行 740～ 760℃的熱處理，保溫半小時。 遠大于母材抗拉強度的下限值 510MPa，試 驗合格。 3） 第 2次工藝改進 重慶科技學院專科生畢業(yè)設計 5 SA213T23 鋼的焊接工藝評定 18 進一步改善了熱處理工藝，采用電腦溫控柜進行焊后熱處理 。由金相組織可以看出，熱處理后的組織較熱處理前要均勻，晶粒也稍微細小 (圖 ，圖 )。