超超臨界HR6W鋼平板鎢極氬弧焊接焊縫的微觀組織和性能

陳 勇

(廣州特種承壓設(shè)備檢測研究院，廣東 廣州 510663)

目前，國內(nèi)外可用于700 ℃高溫段關(guān)鍵部件的選材較少，主要有GH2984，HR6W，Alloy 617/617B，Alloy 740/740H等鋼材。由于700 ℃超超臨界火電機組的關(guān)鍵部件長期在高溫、高壓、有腐蝕介質(zhì)的工況下運行，對其性能有較多的特殊要求，如室溫下強度和韌性配合良好；有足夠蠕變強度、持久強度和持久塑性；在高溫下運行的組織穩(wěn)定性好，有較好的抗高溫?zé)煔庋趸g、抗高溫汽水介質(zhì)腐蝕的性能(在服役工況下20×105h的腐蝕減薄量≤2 mm)，良好的抗蠕變-疲勞性能[1-3]。

工程上對超超臨界鋼焊縫接頭的性能要求較高，客觀上需要通過大量實踐來檢驗超超臨界鋼焊接工藝性及焊縫接頭的可靠性。本文采用GTAW方法，對10 mm厚新型超超臨界HR6W鋼進行焊接，并檢測焊縫的微觀組織、顯微硬度、沖擊韌性和彎曲性能，旨在為該材料在工程上實際焊接生產(chǎn)提供工藝指導(dǎo)和數(shù)據(jù)參考。

1 實驗與方法

實驗材料為日本產(chǎn)HR6W鋼板，尺寸為200 mm×100 mm×10 mm，其化學(xué)成分見表1。

表1 HR6W鋼板的化學(xué)成分 %

焊前采用火焰槍對母材進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度約100 ℃。焊接接頭采用雙邊近40°V型坡口，對接方式。焊縫兩端采用鎢極氬弧焊點焊定位，鎢極氬弧施焊，實心焊絲(直徑為1.2 mm)。焊絲的化學(xué)成分為：C，0.023 %；Mn，0.081 %；Si，0.061 %；Mo，8.17 %；Ni，61.81 %；S，0.003 %；P，0.001 %；Cr， 21.41 %；V，0.35 %；Nb，3.38 %；Cu， 0.30 %；Co，0.007 %；余量為Fe。

坡口形式及焊接順序示意圖如圖1所示。焊縫1的焊接電流I=50 A，焊接速度為10 mm/min；焊縫2，3，4，5，6的焊接電流I=70 A，焊接速度為12 mm/min；背面焊縫7的焊接電流I=40 A，焊接速度為12 mm/min，矯正變形。整個焊接過程采用氬氣雙面保護，背面保護用氬氣，流量設(shè)置為20 L/min，焊前提前5 s送氬，焊接結(jié)束后延遲5 s結(jié)束送氬，正面保護用氬氣，流量設(shè)置為15 L/min。……