La recherche sur les soudures de joints de propriétés et de microstructures différentes de l'acier NiCrMoV

Le rotor est l'un des composants de base des grands équipements de turbine à vapeur. À l'heure actuelle, il existe principalement trois méthodes de fabrication: ensemble, section entière et soudage. Par rapport aux deux méthodes précédentes, le rotor soudé a une conception flexible, une structure compacte, un poids léger, une bonne rigidité et une contrainte de fonctionnement. Les avantages des pièces forgées basses et segmentées avec une petite taille, une assurance qualité facile et un cycle de production court ont été sélectionnés par de nombreux fabricants de turbines à vapeur dans le monde. Pour les rotors intégrés haute, moyenne et basse pression, différentes qualités de matériaux peuvent être utilisées pour différentes pièces afin de maximiser les caractéristiques des matériaux, d'obtenir la combinaison idéale, d'économiser des éléments précieux et de réduire davantage les coûts de production.

Une technologie de soudage de l'acier différente a été progressivement appliquée dans la production de turbines à vapeur monocylindre, de turbines à gaz/turbines à vapeur à cycle combiné et de rotors haute/moyenne pression de turbines à vapeur super-supercritiques. L'acier NiCrMoV est un type d'acier faiblement allié à haute résistance couramment utilisé dans les grandes turbines à vapeur. Il a une résistance élevée et de bonnes performances d'impact à basse température. Selon les différentes proportions de plusieurs éléments de base tels que Ni, Cr, Mo, V, il peut être composé de différents niveaux de résistance, La structure et les propriétés de l'acier.

Ce type de matériau a une sensibilité élevée à la fragilisation par trempe, et il est facile de produire de la fragilité lorsqu'il est utilisé pendant une longue période à 350～500℃. Il n'y a pas de rapport de recherche sur la fragilité des rotors soudés en acier NiCrMoV dissemblables après vieillissement. Il est souligné dans la littérature que la fragilité de vieillissement de l'acier NiCrMoV dans la gamme de 250～400℃ et les carbures floconneux précipités le long du joint de grain et du joint de sous-grain pendant le vieillissement, la décomposition de l'austénite retenue et la ségrégation des atomes de soluté au joint de grain d'austénite d'origine lié.

Dans cet article, le joint soudé de la partie de simulation du rotor soudé composée d'acier NiCrMoV dissemblable est sélectionné pour vieillir pendant 3500 XNUMX h dans l'environnement de service simulé, puis des échantillons sont prélevés dans chaque zone de la partie de simulation pour le test d'impact, et la composition chimique et une métallographie de l'échantillon impacté sont réalisées. Microscopie, microscopie électronique à balayage, rétrodiffusion d'électrons et autres analyses expérimentales pour étudier la relation interne entre la ténacité et la microstructure du joint soudé après vieillissement. Les résultats de la recherche fournissent une base pour l'analyse des dommages matériels et de la fragilisation des rotors soudés des turbines à vapeur en service, et proposent des stratégies de contrôle.

Les matériaux d'essai sont des pièces forgées en acier 22Cr2NiMoWV et 30Cr2Ni4MoV. Ces deux matériaux sont de l'acier ultra-pur, ce qui réduit au minimum la teneur en impuretés telles que S, P, As, Sn, Mn, etc. Les propriétés mécaniques sont présentées dans le tableau 1.

Les pièces de simulation de soudage d'acier différentes de ces deux types d'acier sont formées par une rainure étroite, un support de soudage à l'arc sous argon et un soudage à l'arc submergé à intervalle étroit et profond, un soudage multicouche et multipasse, et le matériau de soudage est un fil de soudage spécial 2% Ni. Après soudage, les pièces simulées sont soumises à un traitement thermique local de détensionnement et à un traitement de vieillissement 350℃×1000h. Ensuite, coupez mécaniquement les pièces simulées à l'état vieilli et à l'état non vieillissant pour préparer des échantillons pour le test d'impact, l'analyse métallographique, l'analyse par microscopie électronique à balayage et l'analyse EBSD.

L'austénite retenue dans le métal fondu de l'acier NiCrMoV dissemblable subit une décomposition par instabilité thermique au cours du processus de vieillissement, et des carbures sont précipités entre les barres de martensite le long de la latte. L'observation et l'analyse de la microstructure par métallographie et microscopie électronique à balayage montrent que les joints dissemblables de l'acier NiCrMoV sont traités par vieillissement et que des carbures sont précipités au joint de grain et sous joint de grain, ce qui fragilise le joint de grain.

Après le vieillissement du métal fondu en acier NiCrMoV différent, la décomposition de l'austénite retenue, la ségrégation des joints de grains N et la précipitation de carbures le long des joints de grains contribuent ensemble à la diminution de sa ténacité.

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