新型耐熱奧氏體不銹鋼焊接接頭650℃時(shí)效組織及力學(xué)性能

火力發(fā)電作為我國(guó)主要的發(fā)電方式，提高火力發(fā)電的工作壓力和工作溫度，可以大幅度提高能源利用率。而蒸汽發(fā)生器傳熱管是火電機(jī)組中的關(guān)鍵部位之一，保證蒸汽傳熱管在650℃高溫環(huán)境中長(zhǎng)期安全服役，是解決上述問(wèn)題的關(guān)鍵。近年來(lái)，一種表面自發(fā)形成的Al2O3薄膜的新型耐熱奧氏體不銹鋼被成功研發(fā)。

火電機(jī)組裝配過(guò)程中，由于部件尺寸的限制，不可避免要對(duì)傳熱管材實(shí)施焊接。目前關(guān)于此類新型耐熱奧氏體不銹鋼的研究多集中于基材的蠕變機(jī)理、高溫氧化等力學(xué)性能方面，而焊接接頭在高溫運(yùn)行過(guò)程中組織性能變化卻鮮見(jiàn)報(bào)道。為此，有科研人員針對(duì)一種典型的新型耐熱不銹鋼（Cr18Ni30Mo2Al3Nb），研究其焊接接頭經(jīng)650℃長(zhǎng)期時(shí)效后的組織演變及力學(xué)性能變化規(guī)律，該研究將對(duì)探索此類新型奧氏體耐熱不銹鋼的高溫服役安全性提供一定的科學(xué)理論依據(jù)。

試驗(yàn)所用Cr18Ni30Mo2Al3Nb不銹鋼由某鋼管公司提供，其化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為：C0.0792、Cr17.8、Ni31.04、Mo1.9、Al2.5、Nb0.39、Si0.05、Cu0.05、N0.02、P0.007、S0.005、Fe余量，均在ASTM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)。

焊接試樣薄板尺寸300mm×100mm×2mm。由于是新型耐熱不銹鋼，其焊接填充材料采用母材，焊絲直徑Φ2mm，試樣經(jīng)打磨、丙酮清洗和烘干后，用Magicwave3000逆變?nèi)珨?shù)字化鎢極氬弧焊機(jī)對(duì)Cr18Ni30Mo2Al3Nb耐熱不銹鋼薄板進(jìn)行對(duì)接焊接。采用光學(xué)金相顯微鏡、掃描電鏡、能譜儀、X射線衍射分析等表征手段及力學(xué)性能試驗(yàn)，研究了該鋼焊接接頭在650℃時(shí)效100h、300h、500h后的顯微組織、力學(xué)性能變化及拉伸斷口的斷裂形貌。結(jié)果表明：

（1）Cr18Ni30Mo2Al3Nb不銹鋼分別經(jīng)650℃時(shí)效100h、300h、500h后，焊接接頭各區(qū)域的晶粒尺寸均無(wú)明顯長(zhǎng)大趨勢(shì)，在高溫條件下表現(xiàn)出較好的組織穩(wěn)定性；合金焊接接頭斷口位置多為熱影響區(qū)。