預(yù)熱溫度對(duì)12Cr10Co3W2Mo耐磨板焊接冷裂紋敏感性的影響

  12Cr10Co3W2Mo鋼是一種新型鐵素體耐磨板,是在T23、F11、F12、T/P91、T/P92等前幾代鐵素體耐磨板的基礎(chǔ)上,通過優(yōu)化C、Nb、V等元素,添加0.03%的N元素,用W代替部分Mo元素,并添加高達(dá)3%的Co元素,使得其高溫蠕變性能得到了大幅提高,預(yù)期600℃、105h條件下的蠕變斷裂強(qiáng)度可達(dá)180MPa,是超超臨界汽輪機(jī)噴嘴結(jié)構(gòu)的首選國(guó)產(chǎn)化材料之一。汽輪機(jī)噴嘴結(jié)構(gòu)特殊,焊接坡口深且窄,焊接量大且剛性固定。由于焊接過程中不均勻的加熱和冷卻,使得焊縫及其附近金屬產(chǎn)生非均勻的膨脹和收縮,進(jìn)而引起焊接殘余應(yīng)力和各類焊接變形,易于誘發(fā)裂紋。

  研究表明,鐵素體耐磨板冷裂敏感性較大,多數(shù)需要焊前預(yù)熱,12Cr10Co3W2Mo耐磨板作為新型材料,目前尚未有關(guān)于其焊接性研究的報(bào)道。西安交大研究人員采用插銷試驗(yàn)方法,對(duì)12Cr10Co3W2Mo鋼在不同預(yù)熱溫度下臨界斷裂應(yīng)力進(jìn)行了研究,探討了冷裂敏感性變化的原因,試圖為其在工程應(yīng)用中預(yù)熱溫度的選擇提供一定的參考和理論依據(jù)。

  試驗(yàn)結(jié)果表明

 ?。?)12Cr10Co3W2Mo耐磨板冷裂敏感性強(qiáng),提高預(yù)熱溫度可以明顯提高臨界斷裂應(yīng)力,焊前預(yù)熱320℃時(shí)可有效防止冷裂紋的產(chǎn)生。
 ?。?)當(dāng)采用焊條手工電弧焊接方法時(shí),臨界斷裂應(yīng)力隨預(yù)熱溫度的升高呈線性增加趨勢(shì),其擬合公式為σcr=177.5+1.38To。
 ?。?)在各預(yù)熱溫度下,12Cr10Co3W2Mo耐磨板焊接接頭粗晶區(qū)組織形貌無明顯變化,均為板條馬氏體組織。隨著預(yù)熱溫度的升高,粗晶區(qū)硬度呈小幅下降趨勢(shì),而臨界斷裂應(yīng)力增幅遠(yuǎn)大于熱影響區(qū)最高硬度降幅。
 ?。?)在各預(yù)熱溫度下,插銷試樣斷口起裂區(qū)形貌均為解理+準(zhǔn)解理氫致開裂特征,隨著預(yù)熱溫度提高,氫致開裂的斷口特征逐步消失。