T23鋼粗晶熱影響區(qū)再熱裂紋敏感性研究.pdf

1、T23鋼是一種新型鐵素體耐熱鋼，由于其具有良好的焊接性和較高的蠕變強(qiáng)度，被廣泛應(yīng)用于超（超）臨界鍋爐的水冷壁、過熱器等組件。然而，在制造廠和電廠的T23鋼膜式水冷壁焊接接頭中均出現(xiàn)了裂紋，導(dǎo)致了水冷壁管的爆管及泄漏，嚴(yán)重影響了機(jī)組投運(yùn)后的安全。因此，對T23鋼焊接接頭再熱裂紋（RC/SRC）的敏感性進(jìn)行更深入的研究具有重要意義。
　　采用實際焊接接頭的斜Y型坡口試驗及基于Gleeble-3500熱力耦合試驗機(jī)的熱模擬CGHAZ（c

2、oarse-grained heat-affectedzone）的STF（strain-to-fracture）試驗，對國產(chǎn)T23鋼CGHAZ再熱裂紋敏感性進(jìn)行評估。采用透射電鏡（TEM），電子背散射衍射（EBSD）及JmatPro軟件對晶界析出相，裂紋所在晶界的取向差分布，以及晶界附近應(yīng)變的協(xié)調(diào)過程進(jìn)行表征分析。結(jié)果表明，再熱裂紋在不同溫度下的敏感性受晶界及晶內(nèi)的相對強(qiáng)度影響。晶界強(qiáng)度由晶界取向差，晶界析出相共同作用，晶內(nèi)強(qiáng)度由晶內(nèi)二

3、次析出相及晶內(nèi)位錯密度共同決定。此外，建立了再熱裂紋位置與晶界取向差的關(guān)系，為從晶界工程角度降低裂紋敏感性提供了理論依據(jù)。
　　為闡明影響晶內(nèi)和晶界強(qiáng)度因素的作用，進(jìn)行了試驗設(shè)計。通過750℃焊后熱處理來調(diào)控晶內(nèi)強(qiáng)度，采用STF試驗對再熱裂紋敏感性進(jìn)行評估，結(jié)合SEM，EBSD，TEM及小角度衍射（SAXS）對析出相種類，位錯密度，空洞及微裂紋位置的變化進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，一定時間范圍內(nèi)（1min-1.5h），位錯密度的快速下降

4、有效軟化晶內(nèi)強(qiáng)度，塑性變形主要在晶內(nèi)而非在晶界上發(fā)生，再熱裂紋敏感性下降。超過該時間范圍后，晶內(nèi)位錯密度下降速度放緩，同時晶內(nèi)析出了大量的MC相，使得晶內(nèi)強(qiáng)度有所增加，塑性變形可能會通過晶界的開裂進(jìn)行協(xié)調(diào)；但是，由于在晶界上新析出了尺寸較小且與基體有較好共格/半共格關(guān)系的M23C6，它與其他碳化物相比增加了晶界的相對強(qiáng)度，因而抵消了晶內(nèi)強(qiáng)度增加帶來的不利影響。由于晶內(nèi)及晶界強(qiáng)度的同時增加，塑性變形只能通過強(qiáng)度較低的block的開裂或者剪

5、切的方式進(jìn)行協(xié)調(diào)，因此，再熱裂紋敏感性依然較小。上述結(jié)果為焊后熱處理工藝的設(shè)計提供了指導(dǎo)，以確保焊接接頭投入運(yùn)行后能夠安全服役。
　　本文還設(shè)計了一種臨界熱循環(huán)工藝，該工藝改變了晶界特征。采用TEM和EBSD對臨界熱循環(huán)工藝得到的再結(jié)晶晶粒的晶體學(xué)特征，晶界取向差分布，應(yīng)變集中程度進(jìn)行了表征和分析，研究表明，再結(jié)晶晶粒降低了原奧氏體晶界上大角度晶界的比例，并增加晶界的曲折度，阻礙裂紋沿著原奧氏體晶界進(jìn)行直線擴(kuò)展。另外，再結(jié)晶中的M