SA-213TP347H與12Cr1MoVG異種鋼焊接接頭失效分析

孫偉，徐祥久，陳曉宇

(1.哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱150046;2.機(jī)械科學(xué)研究院哈爾濱焊接研究所，黑龍江哈爾濱150028)

0 前言

由于鉻鎳奧氏體不銹鋼具有優(yōu)良的熱強(qiáng)性和抗氧化能力而被廣泛應(yīng)用于電站鍋爐過(guò)熱器和再熱器部件的高溫段，但從結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)性上考慮，低溫段或是過(guò)渡段部分仍會(huì)使用低合金鋼，這就不可避免地會(huì)出現(xiàn)異種鋼焊接接頭［1-3］。這種異種鋼接頭的焊接通常是整個(gè)部件制造過(guò)程中要求最高的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果處理不當(dāng)，也往往成為鍋爐運(yùn)行過(guò)程中的最薄弱環(huán)節(jié)。本文針對(duì)某電廠早期失效的異種鋼焊接接頭進(jìn)行研究，分析其失效機(jī)理，以避免類似泄漏事故的重復(fù)發(fā)生，保證電站鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 裂紋描述

該異種鋼焊接接頭兩側(cè)母材分別為SA-213TP347H和12Cr1MoVG小口徑管，規(guī)格為φ57 mm×4 mm。采用手工鎢極氬弧焊，焊接材料為ERNiCr-3，焊絲直徑為φ2.4 mm。兩側(cè)母材及焊接材料合金成分見(jiàn)表1，原始焊縫焊接工藝參數(shù)見(jiàn)表2。

截止裂紋被發(fā)現(xiàn)，機(jī)組已累計(jì)運(yùn)行24 000 h。圖1所示為裂紋所在異種鋼焊接接頭，對(duì)開(kāi)裂位置管子進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)兩側(cè)管子外徑均未增粗，裂紋出現(xiàn)在12Cr1MoVG側(cè)熔合線位置，且在管子整個(gè)壁厚方向已貫穿。

表1 材料合金成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

表2 焊接工藝參數(shù)

圖1 裂紋外觀形貌

2 開(kāi)裂原因分析

2.1 結(jié)構(gòu)分析

該12Cr1MoVG與SA-213TP347異種鋼焊接接頭為直管對(duì)接焊縫，接頭位置本身不存在結(jié)構(gòu)突變和拘束，另外在SA-213TP347管子上距此焊縫較遠(yuǎn)位置存在彎曲部分，鍋爐機(jī)組運(yùn)行時(shí)焊縫處于相對(duì)無(wú)拘束的自由狀態(tài)。……