VM12耐熱鋼焊接接頭力學性能和微觀組織的研究

陳肇宇1，刁旺戰，王 萍

(1.哈爾濱工業大學 大科學工程專項建設指揮部暨空間基礎科學研究中心，哈爾濱 150006；2.高效清潔燃煤電站鍋爐國家重點實驗室(哈爾濱鍋爐廠有限責任公司)，哈爾濱 150046)

0 引言

能源危機和環境污染始終是關注度最高的兩大熱點問題，也是困擾并制約火電行業發展的重要因素。隨著技術發展，越來越多超超臨界鍋爐在電廠穩定服役，但是受制于材料的發展，欲進一步提高鍋爐運行溫度存在困難。為此Vallourec & Mannesmann公司研發的新型耐熱鋼VM12材料，旨在能于650 ℃條件下應用[1]。VM12材料與9Cr鋼的強化機理類似，以V,Nb,N等元素形成MX沉淀硬化相，但與之不同的是，VM12鋼的Cr含量超過11%，且加入了最優比例的W,Co,B等元素進行優化，因此，其抗高溫氧化性得到提高[2-4]。

近幾年已有相關文獻對VM12材料在高溫下抗蠕變性能和抗氧化性能進行了研究[5-6]，然而關于VM12材料采用TIG方法的焊接工藝以及其焊接接頭組織與性能的相關研究報道較少，其中，文獻[7]中使用Thermanit MTS 5CoT實芯焊絲作為填充材料，通過TIG焊接得到的接頭試樣具有較高的強度和良好的延展性。文中采用熱絲TIG自動焊接的方法制備對接試樣，并對焊接工藝、焊接接頭各項力學性能和金相組織展開研究，為VM12材料的應用積累試驗數據并提供參考。

1 試驗材料及方法

1.1 試驗材料

試驗采用VM12小口徑鋼管進行焊接，其規格為?38 mm×7 mm，實測化學成分和力學性能分別見表1，2，并與ASME規范案例Code Case 2781中的要求進行對比。根據材料的化學成分、力學性能、熱處理要求以及成本等方面綜合考慮，決定使用AWS ER90S-B9級別焊絲進行焊接試驗。……