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近年来,火力发电向高效、节能、环保的方向不断发展,对电站锅炉提出了更高的标准和要求。过热器和再热器作为电站锅炉中的重要部件,需要使用不同性能的金属材料,因此这些部件中出现大量的异种钢焊接接头。由于异种钢焊接使用的金属材料化学成分、组织性能等均不相同,易发生早期失效。目前针对服役状态的异种钢焊接接头失效原因的研究相对较少,有必要开展相关的研究工作。本文针对服役状态下的T91/TP347H、T22/TP347H、12Cr1MoV/TP347H焊接接头发生的爆管、泄露、开裂等失效现象,开展常温、高温力学性能和微观组织等方面的研究,查明异种钢焊接接头的失效原因,为火电机组安全运行提供理论依据。主要研究内容如下:(1)首先对T91/TP347H、T22/TP347H、12Cr1MoV/TP347H开展常温力学性能试验,试验结果表明常温拉伸断裂位置均靠近熔合线,接头的断裂侧靠近熔合线的位置应着重观察分析。T22/TP347H缺口敏感性试验表明预制缺口对焊接接头的影响不强烈,接头对预制的两类缺陷敏感性不大。(2)对T22/TP347H和12Cr1MoV/TP347H试样开展高温力学性能试验,试样低合金侧存在氧化缺口,拉伸断裂位置均位于低合金钢母材一侧,利用应力三轴度理论对焊接接头的高温短时拉伸断裂机制进行分析,上述两种接头低合金侧高温力学性能相对薄弱,现有尺寸的氧化缺口对接头高温短时拉伸性能影响较小。经T22/TP347H高温持久试验结果推出105小时的持久强度约为97MPa,高于标准要求(≥81MPa)。(3)对T91/TP347H、T22/TP347H、12Cr1MoV/TP347H进行微观组织分析,T91/TP347H组织未发现异常;T22/TP347H和12Cr1MoV/TP347H组织球化等级为2.5~3.0级,低合金侧熔合线处外壁的氧化缺口深度大于内壁,深度约为40~170μm。能谱分析得出,T91/TP347H焊缝的打底层和盖面层的金属成分不同;T22/TP347H和12Cr1MoV/TP347H接头低合金钢侧熔合线处的“类马氏体”对接头力学性能有不良影响。分析元素含量得知,析出物主要为M23C6和NbC等。碳元素测定表明,熔合线两侧碳迁移是造成显微硬度测试中出现峰值或谷值的主要原因。