T91焊接接頭組織和力學性能分析

2015-07-16 11:18:10謝合勝

山東工業技術 2015年18期

關鍵詞：焊縫

謝合勝

（山東職業學院,濟南 250104）

1 引言

T91鋼是一種改進的9Cr-1Mo鋼，是在T9（9Cr1Mo）鋼的基礎上通過添加V、Nb、N等合金元素而形成的一種改進的高強度馬氏體耐熱鋼[1]。技術人員必須掌握鋼的組織和性能，并采用合適的焊接工藝規范，另外還要配以合理的焊后熱處理方式，才能有效保證焊縫的質量性能要求。本文主要通過一系列的試驗，進行T91鋼的焊接接頭的組織觀察、分析和進行接頭的力學性能試驗，從金相組織照片上分析T91的金相組織，而從硬度，強度，彎曲情況來分析T9鋼的力學性能，從而找出一個合理的供技術人員參考的工藝規范。

2 試驗材料、設備及方法

2.1 試樣材料

試樣材料為4個T91鋼管：直徑42×5mm，長度200mm。

2.2 焊接材料

KJ191TIG焊絲，Ф2.0mm，噴嘴尺寸：Ф10mm，鎢極直徑：Ф2.5mm，型號：Wce-20。

2.3 試驗設備

（1）焊接設備。TIG焊機：ZX7-400ST，手工電弧焊焊機：ZX7-400STG。

（2）切割設備。電火花切割機：DK77，工作行程：400×320mm；砂輪切割機：S2ST-200。

（3）力學性能試驗設備。數顯萬能試驗機：WES-600；液體壓力萬能材料試驗機：WES-30(最大載荷為30噸)；沖擊萬能試驗機：JBN-300；箱式電阻爐型號：SX24-10；砂輪打磨機。

（4）金相試驗設備。電子顯微鏡；砂紙、拋光機、低高倍顯微鏡、顯微硬度試驗機、電解浸蝕試驗機、10%的草酸溶液、吹風機。

2.4 試驗方法

2.4.1 焊接試樣制備

試驗過程共分三種：用不同的電流，電流I=90A，I=110A，I=130A。其中電流I=90A的管子對焊2只，其它各1只。采用TIG焊：橫焊，60°V形坡口。

焊接完以后，其中，電流I=90A的兩只管子一只不進行熱處理，另一只和I=110A、I=130A的共三個管子一起進行750℃的退火處理，焊后熱處理需要在焊后24小時內進行[2]。焊后熱處理:室溫入熱處理爐，升溫速度為150℃/h，在750℃保溫1小時，溫度波動不超過10℃；保溫后降溫速度為150℃/h，室溫出爐。

而沒熱處理的切割成4塊后，其中兩塊進行350℃的熱處理，另外兩塊不進行熱處理。

2.4.2 金相、硬度試樣制備

首先把試樣在砂輪切割機上切割成需要的適當大小的小塊，然后在砂輪打磨機上進行初步打磨，把尖角、棱角打磨掉，以防磨制和拋光過程中劃傷砂紙和拋光機，之后依次在150#、200#、400#、600#、800#、1000#、1200#的砂紙上進行磨制，拋光在含有1-，0.3-和0.05-um的氧化鋁的尼龍布上進行拋光，再在含有10g草酸和100ml蒸餾水的溶液里電解浸蝕或用FeCl3進行浸蝕，然后在顯微鏡下觀察，如有劃痕，則再進行拋光，直至無劃痕；最后在掃描電子顯微鏡下進行拍照。

2.4.3 硬度測試

試驗使用維氏硬度計來測試硬度，所有硬度測試試樣焊接接頭位置及測試點如圖1所示，其中1、2、3點為焊縫，4、5、6點為熱影響區，7、8、9點為母材。