高溫長期運行后F12鋼焊接接頭的顯微組織和沖擊韌性

張忠文，李新梅，魏玉忠，杜寶帥，姜春娟

（1.國網山東省電力公司電力科學研究院，濟南 250002；2.華電國際鄒縣發電有限公司，濟寧 273522）

0 引 言

含9%～12%鉻的鐵素體耐熱鋼因具有良好的高溫持久強度、較高的強韌性以及良好的耐腐蝕性和抗高溫氧化性，成為熱電廠中主要部件（如主蒸汽管道、集箱、過熱器和再熱器等）的常用材料之一。其中，F12鋼（X20CrMoV12.1鋼，德國鋼號，被列入 DIN 17175標準）［1－3］，是熱電廠中最先使用的高鉻耐熱合金鋼，國外廣泛應用于主蒸汽管道上，在我國許多亞臨界和超臨界機組中也大量使用。

在高溫和應力作用下，材料結構會發生變化并導致性能退化［4］，尤其是作為設備最薄弱環節的焊接接頭，經過長時高溫服役后其組織和性能如何變化，是否滿足繼續使用的要求已經成為亟待解決的問題。目前已有文獻對長期服役后F12鋼的組織和性能開展了相關研究［5－7］，但是尚未見有關F12鋼焊接接頭性能變化的相關研究。因此，作者對某電廠高溫運行16.5萬h后機組的F12鋼焊接接頭進行組織觀察和沖擊試驗，以研究其微觀組織和沖擊韌性的變化，為機組安全穩定運行提供技術參考。

1 試樣制備與試驗方法

試驗材料選自某電廠300MW燃煤機組F12鋼主蒸汽管道，其規格為φ355.6mm×40mm，蒸汽溫度為540℃，蒸汽壓力為17.0MPa，累計運行了16.5萬h。利用SPECTROLAB定量光譜儀測得F12鋼的化學成分（質量分數／%）為0.19C，0.59Mn，0.25Si，12.24Cr，1.05Mo，0.22V，0.67Ni，0.019S，0.014P。除了釩元素含量略低外，其它元素含量均在標準成分范圍內。

采用線切割方法加工F12鋼焊接接頭金相試樣，經研磨拋光后，用FeCl3鹽酸水溶液進行腐蝕，然后采用Olympus Model BX51M型光學顯微鏡和AMRAY－1380型掃描電子顯微鏡觀察顯微形貌，并利用掃描電鏡附帶的能譜儀分析析出相成分；……