資源描述：
《電站鍋爐異種鋼焊接接頭應力研究與壽命研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、電站鍋爐異種鋼焊接接頭應力研究與壽命研究摘要電站鍋爐在工作時候會經(jīng)常發(fā)生事故，這些事故發(fā)生的原因大多數(shù)是因為電站鍋爐鍋爐中的各類焊接接頭在早期失效斷裂而導致停爐停機，所以電站鍋爐的安全問題就突顯出來了[2]。本文首先介紹了異種鋼焊接接頭早期失效特征及判據(jù)，確定了焊縫化學成分的不同匹配和熱應力是引起接頭早期失效的主因，最后對電站鍋爐異種鋼焊接接頭的壽命進行了研究和總結(jié)。關鍵詞電站鍋爐；異種鋼焊接接頭；應力與壽命分析中圖分類號TK22文獻標識碼A文章編號1674-6708(2014)113-0156-020引言電站鍋爐受熱面管子在火電機慢慢
2、朝著大容量、高參數(shù)發(fā)展后，耍求電站鍋爐的用鋼必須達到高性能要求，也就是說當金屬壁周圍環(huán)境的溫度高于580°C時，我們選擇耐熱鋼主要依靠蠕變強度和抗氧化性能兩個指標,例如較好的奧氏體、馬氏體耐熱鋼(TP347H,TP304H,T91)；相反的,如果金屬壁周圍溫度低于580°C時，為了降低經(jīng)濟花費，一般選用輅鑰低合金耐熱鋼，所以在遇到受熱面管子進行連接時，不同的材料需要相互焊接會出現(xiàn)不少的問題。1異種鋼焊接接頭早期失效特征及判據(jù)1.1焊縫近熔合線部位的馬氏體組織[1]據(jù)有關試驗數(shù)據(jù)給出的信息，位置固定的界種鋼焊接接頭的蠕變斷裂很少，要么在焊
3、接熱影響區(qū)斷裂，在母材以及在熔合線上發(fā)生斷裂的也不少，通常斷裂位于鐵素體鋼?側(cè)居多。因為較大合金元素通常與焊縫近熔合線區(qū)域有聯(lián)系，這就導致有濃度梯度，近熔合線的焊縫，由于相對復雜的一側(cè)存在于珠光體耐熱鋼上，馬氏體過渡帶、富馬氏體的混合組織通常也會夾帶在其中。1.2異種鋼接頭的熱應力[3]由于不同的不銹鋼以及不同的低合金耐熱鋼它們的熱膨脹系數(shù)不同，奧氏體不銹鋼一般比珞一鉗鋼的線膨脹系數(shù)大30?50%°因此大部分界種鋼接頭破壞的原因Z—是在高溫時異種鋼接頭的熔合區(qū)存在熱應力。山于奧氏體鋼的導熱系數(shù)較低，熱膨脹系數(shù)較大，因此在焊接熱循環(huán)、焊后
4、熱處理以及運行中的加熱與冷卻的過程中，特別是在快速加熱與冷卻時，焊接的接頭處會產(chǎn)生出較大的熱應力，故在該溫度下材料的蠕變強度小于熱應力時，它就會跟工作應力相互疊加到焊接接頭，從而導致接頭的蠕變斷裂。1.3蠕變斷裂強度蠕變斷裂Rr-tr試驗數(shù)據(jù)表明，由于等溫線經(jīng)驗公式為t二AR-B,故金屬材料的蠕變斷裂強度按該公式以及運用最小二乘法擬合和對數(shù)變換，通過線性回歸方程Y二A+BX計算出試驗點，最后將試驗點在雙對數(shù)直角處標系上表示出來，從而可以預測出蠕變斷裂強度的時間可以達到10萬個小時。1.4典型的壽命評估方法1.4.1修正的函數(shù)法:1998
5、年10月電力工業(yè)部頒布了“火電廠超期服役機組受命評估技術(shù)準則”,標準號DL/T654一1998,該準則評估了過熱器管和再熱器管道的安全性以及用修正的法對剩余壽命作出評估,這也為高溫條件下的再熱器管和高溫條件下過熱器管的監(jiān)督運行的重耍依據(jù)。1.4.2L—M參數(shù)法:L-M參數(shù)法是一種模擬在高溫條件下的爆管過程，它克服了在實際溫度、實驗溫度不同時直線外推方法預估和測量壽命時間的弱勢，因此轉(zhuǎn)折點會更早產(chǎn)牛，L』參數(shù)法預測結(jié)果比其他方法更準，比如等溫線法,各國學者及相關領域研究人員都采用這種方法。1.4.3持久強度外推法：持久強度外推法從理論上介
6、紹了斷裂時間與應力的相互關系，高溫部件的壽命估算用此方法后,進一步用實驗來擬合A、m值，在使用持久強度外推法蠕變壽命時，應力的敏感性大。2界種鋼接頭高溫高壓狀態(tài)下長期運行蠕變斷裂機理1）焊接因素：焊縫金屬界面、焊縫、熱影響區(qū)等幾個區(qū)域組成了焊接接頭。由于焊縫要經(jīng)歷熔化、結(jié)晶和熱循環(huán)等一系列過程，因此焊接過程是一個復雜的冶金過程。由于焊接熱循環(huán)是一個特殊的熱處理過程，它具冇具冇加熱、冷卻速度快，熔池體積小，最高加熱溫度高，熱源是移動熱源，溫度梯度人等特點。特別是在焊接時，熔池化學冶金過程反應不平衡發(fā)生很正常，電弧燒損、母材稀釋也時有發(fā)生，
7、金屬先加熱，再熔化結(jié)晶，之后轉(zhuǎn)變不平衡合金元索，這個流程是熱過程，反映出熱影響區(qū)金屬的固態(tài)相變。因此這些小區(qū)域的金屬組織、合金成分產(chǎn)生不小的改變，接頭各區(qū)域變化更大的組織性能體現(xiàn)在電站爐界種鋼焊接中。2）應力因素：接頭失效斷裂的外因是接頭承受的應力，溫度應力、焊接應力、介質(zhì)應力是接頭在運行狀態(tài)下承受的三種應力。幾種鋼的線脹系數(shù)差異見表1。表1試驗鋼種及焊材的線膨脹系數(shù)由上表所知，要想獲得質(zhì)量良好的異種鋼焊接接頭，在不同的鐵素體之間的焊接屮，低匹配或者屮匹配焊接材料是最佳選擇；由于兩者含合金比例相差很遠，TP347H+R102中的焊接Or
8、相差的含量為17%,R102側(cè)含量差高于7%?17%,焊縫中的Cr含量差也超過上述比例，用Fe基或Ni基焊材都有上述情況出現(xiàn)。碳遷移程度可以看出很大，在熔合區(qū)，界面性能嚴重惡化，蠕變的強度下降，蠕變塑性趨近
