T92/Super304H异种钢焊接接头组织分析

嘉勋

T92钢和Super304H钢是为适应超超临界(USC)机组而开发出来的新型耐热钢，其中T92钢是在T91钢基础上通过Mo、W联合强化得到的一种细晶铁素体耐热钢；而Super304H钢是在TP304H钢基础上添加Cu、Nb和N合金元素，并通过改进成材工艺得到的一种细晶奥氏体耐热钢。由于锅炉过热器各区域蒸汽温度不同，对钢管的高温蠕变强度、抗腐蚀性和抗蒸汽氧化性要求也不同，因此国内1000MWUSC锅炉中过热器部件出现了大量的T92和Super304H异种钢焊接接头，当T92钢和Super304H钢进行组对焊接时，除了各自的焊接性外，还必须考虑异种钢焊接时存在的问题，其组织状态变化将会对接头的性能产生影响，因此研究T92/Super304H异种钢焊接接头的组织特点具有十分重要的现实意义。本文旨在通过对T92/Super304H异种钢焊接接头微观组织分析，研究焊接接头组织中合金元素分布和相组成，阐释接头的组织特点，为合理制定焊接工艺提供理论基础，并为机组的检修和技术监督提供一定参考依据。

实验用T92钢管供货状态为正火+回火，规格为Φ45mm×9mm；Super304H钢管的供货状态为固溶处理，规格Φ45mm×9mm。焊接材料为镍基焊丝HIG-370，规格准2.4mm。它们的化学成分见表1。T92钢和Super304H钢对接接头的坡口为V形，角度60°～65°，钝边0.5～1mm，对口间隙2.5～3.0mm。采用手工钨极氩弧焊置于45°固定位置施焊，焊前T92钢预热150℃，焊接工艺参数见表2，层间温度100～150℃，焊后经760℃×1h热处理。
表1 试验用钢和焊丝的化学成分(质量分数，%)

材质	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Mo	Cu	Nb	W	V
T92	0.12	0.22	0.51	0.016	0.005	8.62	0.20	0.40	0.11	0.05	1.79	0.20
Super304H	0.10	0.22	0.85	0.033	0.006	18.4	8.56	0.26	2.41	0.48	-	-
HIG-370	0.02	0.15	6.11	0.001	0.001	15.05	＞54.36	1.38	0.006	2.21	-	-

采用镍基材料焊接T92/Super304H异种钢，接头组织为基体组织+析出相，其中焊缝和Super304H钢热影响区的基体组织是单一的γ相，而T92钢热影响区的基体组织则主要为回火马氏体，在熔合区两侧没有出现明显的增碳脱碳层。接头各区域组织中除了M23C6均有析出外，焊缝和Super304H钢热影响区组织中析出相的种类分别还有NbC和Nb(C,N)与富Cu相。