TP347H原材料检验及焊后稳定化热处理研究-束润涛
TP347材质管道焊后稳定化热处理方法[发明专利]
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专利名称：TP347材质管道焊后稳定化热处理方法专利类型：发明专利
发明人：赵青,姚永泽,丁秋华,胡舒畅,郑海波
申请号：CN201610920236.6
申请日：20161021
公开号：CN106319191A
公开日：
20170111
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种TP347材质管道焊后稳定化热处理方法，在稳定化热处理之前对TP347材质管道进行焊后预处理，包括：在与焊缝相对的TP347材质管道的两端分别持续通入由体积分数为92％N和8％CO组成的保护气体，同时对焊缝加热，当温度达到400℃时，停止加热，保持2～3h，再冷却至100℃，循环5～8次之后使用超声冲击设备对焊缝进行处理，最后对TP347材质管道进行红外辐射4～5h。
预处理之后进行稳定化热处理，同时由于本发明的TP347材质管道含有稳定化元素铌、钛、钇、锆，采用本发明的方法有效消除了焊缝裂纹，提升了焊缝质量。
申请人：中国化学工程第六建设有限公司
地址：441000 湖北省襄阳市胜利街182号
国籍：CN
代理机构：北京远大卓悦知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：胡茵梦
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热处理对TP347H钢组织结构及力学性能的影响
１ ４ Ｈ属于 １ —８型铬镍奥氏体不锈钢耐热钢 ，相 当于我 １ ７ ８
析 ＴＰ ４ Ｈ钢拉伸 断 口形 貌 ，微 区元 素成 分分 析采用 Ｉ ３７ Ｎ— Ｃ Ａ能谱仪 （ ＤＳ Ｅ ）进行 ；热处理前后 Ｔ ３ ７ 钢样 品的硬 Ｐ ４Ｈ 度测试在 ＨＶ１ ０ —１Ａ型维 氏硬度计上 进行 ，载荷 为 ４ ９Ｎ，
火电机组在我国不 断涌现 。然而高参数锅炉运行条件极其恶 劣 ，尤其是锅炉过热器 和再 热器管 ，均在 锅炉烟温较高 的部 位 ，对钢管的高温蠕变强度及抗蒸汽氧化Ｊ Ｉ 生等提出了更高的要 求＿ 。一般地 ，超临界机组锅炉受热面温度超过 ５ｏ １ ］ ８￣ ｃ的材料
大多选用蠕变强度和抗氧化性能较高 的奥氏体不锈钢 。Ｓ ２３ Ａ １
较为均匀，直径 １ 左右 （ ３。正是因为这些析 出相抑制了 图 ）
高温热处理过程中基体晶粒的长大，使其具有高的热稳定性。
Ｆ ｇ ２ Ｏｐ ｉａ ａ ｅ ｏ ｈ ｓ ｓ ｐ ｌ ｄ ＴＰ ４ Ｈ ｔｅ ｉ． ｔ ｌｉ ｇ ｆ ｔ ｅ ａ — ｕ ｐ ｉ ３ ７ ｓ ｅ ｌ ｃ ｍ ｅ
９０ ，５ ５ ０℃ ． ｈ高温 热 处理 后 ，Ｔ ３ ７ 钢 中析 出相 颗 Ｐ ４Ｈ 粒 的分布状态较 ８ ０ ，５ｈ热处理 试样没 有明显 的变化 ， ０℃ ８ 但析 出相颗粒 明显 长大 。同时 ，由于基体 晶界 碳化物 的析 出 ，晶界宽化 ，必然导致界面结合 强度 降低 。
整 ，韧 窝细而浅 ，且沿基体 晶界有二 次裂纹扩展 。上述组织结构的变化导致热处理过程 中 Ｔ ３ ７ 钢的强度持 续降低 ，而 Ｐ ４Ｈ
塑 性 先 增 加 ，后 降低 。
关键词 ：ＴＰ ４ Ｈ钢 ；热 处理 ；组 织结构 ；力学性能 ３７
A312 TP347H稳定化热处理工艺改进-5页精选文档
A312 TP347H稳定化热处理工艺改进1、背景A312 TP347H因具有良好的高温耐氧化、耐磨、耐蚀及其热稳定性而被广泛应用于电站、化工等行业。
神华煤直接液化项目是我国煤直接液化关键技术研究国家863计划项目之一，工艺管道材质种类多，其中A312 TP347H被大量安装在与反应器相连接的管道中，管内介质为固、液、气三态混合的油煤浆，最高运行温度455℃（设计温度482℃），最高运行压力19.188MPa（设计压力20.55MPa），管道设计技术条件要求对其进行焊后稳定化热处理。
为了消除应力焊接残余应力，提高A312 TP347H的抗晶间腐蚀能力，根据设计给出的工艺对焊缝进行了稳定化热处理处理，然而在对完成稳定化热处理的焊缝进行表面酸洗钝化处理后，部分焊缝出现表面裂纹，且随着壁厚的增加，裂纹程度更严重。
经分析，稳定化热处理工艺是出现裂纹的主要原因。
2、材料特性A312 TP347H在ASME中归类为P-NO. 8，与我国18-8型奥氏体耐热钢比较相近，为单相奥氏体组织，具有较好的耐高温和耐腐蚀性能。
3、稳定化热处理的作用A312 TP347H奥氏体不锈钢组织为单相奥氏体，焊后易出现晶间腐蚀、应力腐蚀开裂。
因此A312 TP347H含有的稳定化元素Nb+Ta，在经过890℃以上的稳定化温度时，能形成稳定碳化物（由于Nb能优先与碳结合，形成NbC），大大降低奥氏体中Cr23C6的含量，起到了牺牲Nb元素保护铬元素的目的。
进行这种退火可以将碳化铬完全溶解，而特殊碳化物TiC或NbC 不完全溶解，且在冷却过程中特殊碳化物又充分析出，使碳不可能再形成铬的碳化物，因而有效地消除了晶间腐蚀倾向。
4、施工中出现的问题，分析与解决根据管道技术条件要求，现场执行的稳定化热处理工艺如下表（1）稳定化热处理实际操作时，采用电加热板对焊缝区进行加热；硅酸铝保温棉对其包扎保温，具体内容是按以下要求执行的：1）加热宽度B：以焊口中心为基准，加热范围每侧不小于3倍管壁厚且大于100mm。
固溶处理后TP347H钢弯管的显微组织及开裂的原因
固溶处理后TP347H钢弯管的显微组织及开裂的原因
汲高飞;李志鹏;宋贤海;黄浩东;蔡熙楠;王荣彩
【期刊名称】《热处理》
【年(卷),期】2024(39)2
【摘要】TP347H不锈钢弯管在固溶处理和酸洗内壁后发现管口有裂纹。
通过宏观分析、金相检验和能谱分析等研究了弯管口部开裂的原因。
根据裂纹的扩展方向可以断定,弯管可能在加工或运输过程中被损伤,在外力作用下而开裂。
弯管经过固溶处理后,含Nb脆性相沿晶界析出,使晶界脆化,在残余应力的作用下产生裂纹;析出相脱落导致孔洞产生,在变形应力作用下孔洞连接成蠕变裂纹,并沿晶扩展成宏观裂纹。
【总页数】5页(P50-54)
【作者】汲高飞;李志鹏;宋贤海;黄浩东;蔡熙楠;王荣彩
【作者单位】南昌航空大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG306
【相关文献】
1.固溶和稳定化处理后Zr-Mo微合金化310S不锈钢的显微组织和耐腐蚀性能
2.固溶处理对TP347H钢性能的影响
3.固溶处理对冷弯TP347H钢管组织和性能的影响
4.不锈钢盘管弯制完成后局部(固溶)热处理控制
5.TP347H钢固溶过程中组织演变的原位表征
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TP347H焊接无损检测技术的研究
TP347H焊接无损检测技术的研究【摘要】现阶段，TP347H是一种新型材料，但此种材料极易产生大量的裂纹，若检测施工工艺不科学，那么甚至会漏检裂纹现象，进而埋下更多安全隐患。
本文作者结合自身多年实践经验，重点对此种材质的焊缝检测施工工艺加以探究与分析。
希望可以为读者提供更多价值的参考。
【关键词】焊缝；无损检测技术；探究0.前言TP347H材料为一种新型进口材料，主要的进口国家包含法国、日本。
然而，此种材质主要应用到应用到锅炉锅炉或是炼油装置当中。
但是，在实践应用过程中，此种材料极易产生裂纹。
同时，所产生的裂纹偏小，裂纹横纵交错分布。
通常利用普通检测技术很难被发现；若使用PT检测技术也只可以检测到表面的裂纹，难以发现内部的裂纹。
结合此问题，作者结合自身所掌握的理论知识与工作经验，对TP347H材质焊缝检测技术予以总结和分析。
1.关于TP347H材质的论述TP347H材料本质是由铬镊奥氏体热强钢。
因此，材料当中的铬、镊含量都是非常高的，这直接决定了此种材料有很强的热强性与抗腐蚀特性，同时抗氧化性能也较好。
通常将其应用到温度超过650摄氏度的热器管、再热器以及石油化工热交换器的零部件当中。
通过大量实践表明，钢焊接性较好，在进行焊接时，并不需要提前进行预热，而且在完成焊接之后，不需进行热处理，因此，可选择的焊接方法有很多种。
2.产生焊缝热裂纹的机理分析一般来说，产生热裂纹的时时段在焊缝金属凝固的末期，而敏感温度区间大多数都在固相线周围的高温区。
通常，热裂纹区都是结晶裂纹，产生的根本原因是由于当焊缝金属处于凝固阶段时，结晶偏析导致杂质出现的低熔点共晶物主要集中到晶界，因而形成了一种“液态薄膜”，在焊缝凝固过程之后，受拉应力的影响，结果导致开裂出现了裂纹。
然而，对于结晶裂纹来说，都是沿着焊缝的中心长度方向裂开的，因此，都是纵向裂纹，在某些情况下产生的则是横向裂纹，出现在焊缝两个柱状晶体间。
3.关于TP347H焊缝的无损检测技术探究对含有TP347H炉管进行焊缝无损检测时，通过Ir192与KodakMX125胶片进行检测时，出现的裂纹影响不是非常明显。
TP347H焊接工艺评定
２ ，Ｖｏ ．１ ０１ １ １ ４，Ｎｏ ５ ．
贵州 电力技术
ＧＵＩ ＨＯＵ Ｚ ＥＬＥＣＴＲＩ Ｐ Ｃ ＯＷ ＥＲ ＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｔ
专 题 研 讨
Ｓ ｅ ｉ Ｒｅ ｏ ｓ ｐ ｃ￣ ｐｔ
Ｔ ３ ７ 焊 接 工 艺 评 定 Ｐ４ Ｈ
评定单位 、 主持人及施焊焊工
承 评 单 ｌ 担定 位
焊层、 道
层、 道号 打底层 １
×× ×
焊条（ ） 丝
焊接
持 ｌ主 人 Ｉ
焊接工 艺参数
× × ×
工 Ｉ焊 Ｉ × × ×
电流范 围（ 气体压力 ） 电压范 围 Ｖ 焊接速度
极性 正接
反 接
６ ．ｍ ７ ５ ｍ ｂ２ Ｏ ．ｍ ：． ～３ ０ ｍ
・
第 ５期
王勇 ：Ｐ ４ Ｈ焊接工艺评定 Ｔ ３７
填充材料 和保 护气体
焊 焊丝 型号 Ｈ Ｃｌ Ｎ９ 规 格 ０ ｒ９ ｉ 接 焊条（ ） 剂 型号 Ａ ３ １７ 规格 材
料 钨极型号 ＷＣ ０ ２ 规格
验， ｘ射线 探 伤检验 合格 ， 抗拉 强度 达到 ５ ０ＭＰ ３ ａ以
收 稿 日期 ：０ １—１ ２ ２１ ２— ３ 作 者 简介 ：
上， 金相组织为奥氏体组织和少量的铁素体 ， 冷弯试
样合 格 。经 实践 将上 述焊 接工 艺用 于我公 司焊 工培 训、 安装指 导工 艺是完 全 可行 的 。
０ ４ ５ ０
Ｈ Ｃ ｌＮ９ ０ ｒ９ ｉ
Ａ ３ １７
２５ ．
２５ ．
盖 面 层 ２ ３０ ４ ０ ｍ ． ． ｍ
关于大厚度TP347H管凸台返修焊接工艺的分析
关于大厚度TP347H管凸台返修焊接工艺的分析摘要：本文以某公司为例，具体对大厚度TP347H管凸台裂缝情况进行分析，在了解裂缝原因的基础上，以现场实际情况出发，结合行业规范，对焊接工艺展开研究。
通过将科学焊接工艺应用到裂缝返修过程中，可进一步保障TP347H 管凸台返修质量，并提高其使用效果。
Key：TP347H管凸台;返修;焊接工艺引言：TP347H管属于不锈钢管，主要呈现化学成分均匀的特点，耐腐蚀性能良好，抗氧化性显著，可广泛应用于大型锅炉过热器等设备中，应用效果良好。
但是在实际应用过程中，TP347H管凸台裂缝问题将会严重影响其使用质量，因此，强调临床应积极采取有效焊接工艺，保障TP347H管正常应用。
1.案例分析某企业在检修过程中，经PT检测，发现转化炉集合管凸台存在裂缝问题，要求予以返修。
该转化炉材质为奥氏体不锈钢，具体凸台规格为Ф710mm*56mm。
由于涉及到大量焊口，要求焊接工艺应具备较高的准确性以及科学性，因此，强调相关工作人员在返修工作中，应重点加强焊接工艺控制，确保裂缝问题得到有效解决。
表1为TP347H管力学性能[1]。
2.裂纹原因结合PT检测结果，并以现场返修实际情况作为参考，可发现转化炉大部分裂纹位置管台焊缝附近，与熔合线较为接近。
裂纹分为横向、纵向两种，其中，前者主要垂直于横缝，并处于管台母材深处，而后者主要呈现连续状态。
因为管台存在壁厚的特点，需要耗费大量时间进行焊接工作，在焊接过程中，热量也相对较为集中，将会提高材料热应力，并且因为焊接需要反复进行，并且还需要配合加热处理，将会进一步提升焊缝焊接应力。
在运行过程中，转化炉集合管温度可达到660℃，并且在连续运行的情况下，焊缝将会产生拉应力。
TP347H管对填充材料纯度以及焊接工艺要求十分严格，在未得到有效控制的情况下，将会出现裂纹。
3.裂纹处理因为该企业管凸台厚度较大（57mm），并且裂纹位置相对特殊，工作人员经研究后，选择碳弧气刨，并配合机械打磨方法，完成相应的处理工作。
石化装置不锈钢焊后稳定化热处理问题的分析与对策
检修时 都 是 可 能 产 生 PTA SCC 的.PTA SCC 与奥氏体不锈钢 的 敏 化 密 切 相 关,往 往 是 先 发 生 了不锈钢敏化,然后才引起 PTASCC.长期暴露 在敏化温度区间的奥氏体不锈钢以及经过高温的 不 锈 钢 焊 接 接 头 ,都 有 可 能 发 生 敏 化 ,敏 化 后 遇 到 连 多 硫 酸 腐 蚀 环 境,就 可 能 引 起 PTA SCC. NACE RP０１７０【１】中 提 供 的 连 多 硫 酸 应 力 腐 蚀 开 裂的照片如图１和图２所示. １．２ 奥 氏 体 不 锈 钢 的 敏 化 温 度
石化装置中 连 多 硫 酸 (H２SxO６)使 奥 氏 体 不 锈钢产生应力腐蚀开裂的情况主要发生在加氢装 置中介质为烃类＋氢气＋硫化氢的高温设备和管
道 上 ,而 且 是 在 停 工 和 检 修 期 间 发 生 的 ,正 常 操 作 期间不会发 生.因 为 奥 氏 体 不 锈 钢 在 运 行 中,与 介 质 中 的 硫 化 氢 作 用 ,会 生 成 腐 蚀 产 物 硫 化 亚 铁 . 停 工 检 修 时 ,打 开 设 备 和 管 道 ,金 属 表 面 的 硫 化 亚 铁 与 空 气 和 水 接 触 ,进 而 生 成 连 多 硫 酸 ,反 应 方 程 式如下:
收 稿 日 期 :２０１８Ｇ０５Ｇ０３. 作者简介:柯 松 林,男,主 要 从 事 石 油 化 工 管 道 材 料 设 计 工 作 ,高 级 工 程 师 . Email:kesonglin＠sei．com．cn.
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石 油 化 工 设 备 技 术
２０１８ 年
微合金元素对TP347H奥氏体不锈钢结构与性能的影响的开题报告
微合金元素对TP347H奥氏体不锈钢结构与性能的影响的
开题报告
1. 研究背景与意义
TP347H奥氏体不锈钢是一种应用广泛的高温合金材料，用于炉内设备、管道和
热交换器等高温、高压条件下的工业领域。
其高温下的稳定性、抗腐蚀性、抗疲劳性、机械性能等关键性能对于确保设备的运行安全具有重要意义。
而微合金元素是增强钢
材强度及其他性能的重要手段之一，其添加可以较好地改善TP347H奥氏体不锈钢的
性能，以满足需求。
2. 研究内容和目标
本文的研究对象是TP347H奥氏体不锈钢，在其中添加不同的微合金元素，探究微合金元素对其组织结构和力学性能等方面的影响。
在此基础上，优化添加量和工艺
参数，对其获得优化的性能，提高其工业应用价值。
3. 研究方法
本文采用的研究方法主要包括实验、测试、分析。
首先，根据目标设计出不同添加微合金元素的TP347H奥氏体不锈钢样品；其次，进行热处理和机械测试，如拉伸、硬度等测试；最后，根据实验结果对比分析各添加微合金元素的效果，总结并分析微
合金元素对TP347H奥氏体不锈钢的影响规律，为其优化设计提供依据。
4. 预期成果和应用价值
通过研究微合金元素对TP347H奥氏体不锈钢结构与性能的影响，可以得到不同微合金元素添加量下的TP347H奥氏体不锈钢的组织结构、力学性能等性能数据。
并
鉴定各添加元素的功效，探究不同微合金元素对TP347H奥氏体不锈钢的性能的作用
规律，为其优化设计提供科学依据。
这将有助于提高TP347H奥氏体不锈钢的高温稳
定性、抗腐蚀性以及机械性能等关键性能，促进该类材料的工业应用。
热处理工艺对TP347HFG内壁喷丸层的影响
喷丸层的
同程度的
，热处理温
越低，喷丸层
的越少％ (3)同一热处理
温度，不同保温时间 壁喷丸层 的影响较
小。(4)热处理温度,750 C时，内壁喷丸层的硬
下降％
2.2热处理后喷丸层的微观形貌
同温度处理的试样做 相试样，在光
学
下 壁喷丸层的
貌进行分析，
的形貌 见图1%
可以看出：热处理前后，TP347HFG喷丸管
热处理工艺对TP347HFG喷丸管的影响，文
者借助
电镜等
同热处理
温度、时间的喷丸层的
和硬度的变化
进行
％
1试验材料及方法
1.1试验材料
本试验所用的管样为国产的TP347HFG喷
丸管，管样的规格为60 mmX4 mm%试验用管
样的化学成分和力学性能均满足ASME SA213
的相关
。其化学 和力学性能分别见
喷层 平 320.2 302.5 264.9 223.6 266.5 295.0 302.8 270.7 259.3
从测试结果可以看出：(1)原材料喷丸层的
硬度与母材硬度平均值的差为143. 1HV0.5，说明
TP347HFG经内壁喷丸后，硬度提高的 吉显
著％ (2)跟原材料相比，不同的热处理工艺，内壁
易剥落，
能及时被工
，就会堵塞弯
头导 温爆管，给锅炉的安全运行造成了重大
威胁%
TP347HFG钢管是由日本住友研发的与
TP347H成分相同（C略高、NK和Ni等元素控制
在标准 范围值的上限）、但制作工艺不同的
晶粒奥
热钢%研究
面喷
化皮的
。对
TP347HFG钢管内壁喷丸是采用特殊内喷丸装
固溶和稳定化热处理对TP347钢焊接接头组织的影响研究
固溶和稳定化热处理对TP347钢焊接接头组织的影响研究王建军;王嘉睿
【期刊名称】《炼油技术与工程》
【年(卷),期】2024(54)1
【摘要】对TP347钢管道焊接接头在经过1050℃固溶热处理和900℃稳定化热处理后不同区域显微组织的变化进行了研究。
结果表明:在焊态下,热影响区晶粒长大,形成不同形态的铁素体,并有NbC和Cr的碳化物析出;在固溶处理后,观察到热影响区和焊缝区中铁素体含量明显减少,并且发现有分布更分散且尺寸更小的NbC;在先固溶处理再稳定化热处理后,观察到NbC在尺寸上进一步变小,表明这种热处理方法能够有效地分散NbC颗粒。
研究结果表明,TP347钢经固溶热处理和稳定化热处理后铁素体转变、NbC形成以及降低焊接热循环引起的显微组织变化,可以有效提高材料的抗晶间腐蚀性能。
【总页数】5页(P22-26)
【作者】王建军;王嘉睿
【作者单位】中石化第五建设有限公司;兰州理工大学能源与动力工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG441.8
【相关文献】
1.固溶处理温度对2507不锈钢焊接接头组织与性能的影响
2.稳定化热处理对厚壁TP347钢管焊接接头组织和性能的影响
3.固溶热处理对304L不锈钢焊接接头力
学性能及微观组织的影响4.固溶处理对多股绞丝焊接S32205双相不锈钢焊接接头组织及性能的影响5.固溶热处理对2205双相不锈钢焊接接头性能的影响
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600MW超临界机组TP347H奥氏体不锈钢高温再热器管爆管失效分析
600MW超临界机组TP347H奥氏体不锈钢高温再热器管爆管失效分析李戈;陈鹏磊;张林【摘要】某电厂600MW超临界机组在一个月内连续发生两起高温再热器爆管泄漏事件,高温再热器管材质为SA-213TP347H,规格为Φ51×5 mm。
对管件样品进行综合分析,结果表明,材料的化学成分、拉伸性能及硬度结果均符合美国标准ASTM A213/A213M中对TP347H钢的要求。
观察管件样品爆口的宏观形貌,爆口处管壁减薄严重,爆口周围管件表面有明显的蒸汽冲刷痕迹,应为邻近管子发生泄漏后管壁由于蒸汽吹损减薄而形成的二次爆口,非第一爆口位置。
在取样管弯头处、直管段、爆口旁分别取样进行显微组织分析发现,奥氏体晶界存在大量析出物。
对碳化物进行元素分析,析出物为富铬碳化物及富铌碳化物。
从碳化物的分布来看,富铬碳化物仅存在于奥氏体晶界。
依据奥氏体不锈钢晶间腐蚀机理,铬以碳化物（多为Cr23C6或（Cr、Fe）23C6）沿晶界析出,造成晶界铬元素贫化。
由于贫铬晶界区与晶粒本体钝化性能有差异,会降低奥氏体晶界电极电位,加剧奥氏体钢晶间腐蚀倾向。
【期刊名称】《发电技术》【年(卷),期】2016(037)002【总页数】8页(P1-8)【关键词】TP347H;高温再热器管;泄漏;晶间腐蚀;晶界贫铬【作者】李戈;陈鹏磊;张林【作者单位】华电电力科学研究院材料技术部,浙江杭州310030【正文语种】中文【中图分类】TM621在取样管弯头处、直管段、爆口旁分别取样进行显微组织分析发现，奥氏体晶界存在大量析出物。
对碳化物进行元素分析，析出物为富铬碳化物及富铌碳化物。
从碳化物的分布来看，富铬碳化物仅存在于奥氏体晶界。
依据奥氏体不锈钢晶间腐蚀机理，铬以碳化物（多为Cr23C6或（Cr、Fe）23C6）沿晶界析出，造成晶界铬元素贫化。
由于贫铬晶界区与晶粒本体钝化性能有差异，会降低奥氏体晶界电极电位，加剧奥氏体钢晶间腐蚀倾向。
某电厂600MW超临界机组为一次中间再热、超临界压力变压运行带内置式再循环泵启动系统的直流锅炉，单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、π型布置、露天布置。
TP347不锈钢焊后稳定化热处理工艺
TP347不锈钢焊后稳定化热处理工艺王庆晖;田波清【摘要】为防止TP347材料焊缝晶界贫铬现象发生,要求对焊接接头进行稳定化热处理.在相同焊接工艺条件下,对TP347不锈钢管材焊接接头采用不同的稳定化热处理工艺,并取样进行力学性能试验和晶间腐蚀性能试验.对比分析实验结果,探讨不同工艺条件下各项试验指标的优劣,对适用于TP347不锈钢焊后稳定化热处理工艺提出指导性建议.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2016(046)004【总页数】3页(P118-120)【关键词】TP347;不锈钢;稳定化热处理【作者】王庆晖;田波清【作者单位】中国石油天然气第一建设公司,河南洛阳471023;中国石油天然气第一建设公司,河南洛阳471023【正文语种】中文【中图分类】TG441.8TP347材料具有良好的高温耐氧化、耐磨、耐蚀和热稳定性，而被广泛应用于电力、石化等行业。
为防止晶界贫铬，保证焊接接头具有良好的抗腐蚀，降低焊缝残余焊接应力水平，施工规范和设计文件常要求对焊接接头进行稳定化热处理。
施工工作中通常涉及的稳定化热处理工艺要求有以下三种：（1）热处理加热温度在300℃以下，不控制加热速度；300℃以上时，不得超过5 000℃/T（T为母材厚度），且不大于220℃/h，不低于50℃/h，温度升至850℃～900℃，根据管道壁厚恒温1～4h，然后空冷[1]。
（2）设计文件规定，热处理加热温度在300℃以下时，适当控制升温速度；加热温度在300℃以上时，以100～200℃/h升温速度升至900℃±25℃，恒温时间不少于1 h，再以100～200℃/h的冷却速度降至300℃，300℃以下自然冷却。
（3）设计文件规定，管道设计温度350℃以上含有稳定化元素的不锈钢TP347、TP321等焊后需要进行稳定化热处理，稳定化温度875℃～900℃，25～50 mm壁厚保温2 h以上，空冷。
但是，施工过程中TP347材质管道焊缝经过稳定化热处理后，部分焊缝出现裂纹，且随着壁厚的增加，裂纹程度越严重。
T22+TP347H 镍基过渡异种钢焊接接头不同热处理状态下组织与性能研究
T22+TP347H 镍基过渡异种钢焊接接头 不同热处理状态下的组织与性能研究李太江 刘福广 范长信 姚兵印 王彩侠 李巍 陈吉刚（西安热工研究院有限公司，陕西 西安 710032）摘 要：本文主要通过力学性能测试、高温持久试验、光学金相组织观察、扫描电子显微镜等方法研究了T22+TP347H 镍基过渡焊接接头不同热处理状态的组织与性能变化。
探伤和力学性能测试结果表明，T22+TP347H 焊接接头不论是否进行热处理，都可以达到DL/T 868-2004工艺评定要求；580℃持久试验结果表明，在高应力（＞80MPa ）状态下，焊态接头断裂应力高于热处理状态，但焊态接头高温持久强度下降速度较快，应力低于80MPa 后，焊态接头的断裂应力会低于热处理状态接头。
显微硬度结果表明，时效前T22侧熔合线侧热影响区硬度先升高后降低，热处理后，峰值硬度下降；时效后两种状态接头的T22侧热影响区硬度变化趋于一致；时效及热处理都会使焊缝、不锈钢侧热影响区的硬度升高。
高温时效试验结果表明，时效后两种状态焊接接头的金相显微组织没有明显差别，T22侧熔合区的形貌可以分为线状、带状两种，分别对应于在熔合线上形成的Ⅰ型和Ⅱ碳化物。
关键词：SA213 T22；SA 213 TP347H ；异种钢；焊后热处理0 前言到目前为止，国内外对铁素体耐热钢和奥氏体耐热钢焊接接头早期失效都进行了大量的研究，一些方面已经达成了共识，如采用奥氏体焊材过渡的异种钢接头，由于热膨胀系数不匹配、碳迁移、蠕变性能差异及复杂的应力状态使其容易出现早期失效。
所以，现在普遍采用热膨胀系数介于铁素体钢和奥氏体钢之间且与C 的亲和力较差的Ni 基焊材进行异种钢焊接。
但在镍基过渡异种钢焊接研究领域，仍然有一些问题存在分歧，其中铁素体钢和奥氏体钢焊接接头焊后是否进行热处理就是异种钢研究领域中比较受关注的问题之一。
为此，本文以大型火电机组锅炉常用的T22+TP347H 镍基过渡焊接接头为例，对其焊态、热处理状态下的组织与性能变化进行了试验研究。
A312 TP347H稳定化热处理工艺改进
Ｒ： 丛
Ｒ． ＋Ｒ
÷ ＂ 一 ｏ ． ２ ５ １ Ｑ
Ｒ ． 一 —原地网接地 电阻 ， ４ ． ５ ５ ＤＩ
应力 、 组织应 力及 壁厚因素 ， 将升温 速度定为５ ０ Ｘ ２ 、 通过 延后升温使温 差减少在８ ０ ℃以内。 由以 上 计 算 可 知 ， 变 电 站 综 合 接 地 网 的 接 地 电 阻 理 论 计 算 为 ４ ） 升温 时的 控温温 度从０ ＂ Ｃ 开始 ， 降温 时， 根据实验 数据 中空冷 时 Ｏ ． ２ ５ ｌ Ｑ， 与Ｃ Ｄ Ｅ Ｇ Ｓ 软件仿真 的０ ． ２ ８ ３ ｆ ／ 基本相 符。 工程竣 工后 ， 最后 经 温差 大小 ， 设 置降温 到７ ０ ０ Ｘ ２ 以下后 ， 再进行空冷。 ８ ９ ０ Ｘ ２ － ７ ０ ０ Ｘ ２ 范 围内
Ｒ 一 一离子接地体并联后 的接地电阻， ０； ｎ 一 一 垂直 接地极的 数目， ５ ０ ｉ ｎ 一一 垂直接地体 屏蔽 系数 ， Ｏ ． ８ ， Ｐ 一一 土壤电阻率 ， ６ ０ ０ ｎ． ｍ， ｌ —— 垂直接 地极的等效长度 ， ９ ｍ， ｄ 一 一接地 极的等效 直径 ， ０ ， １ ５ ｍ，
” 一 —屏蔽 系数 ， ０ ． ８ Ｉ
Ｒ １ ｌ 一一 改造新 增地网接地电阻， Ｏ ． ２ １ Ｄｌ
异 频大 电流接地 电阻测试 ， 验 收接地 电阻为０ ． ２ ７ ０ （ ／ ， 符 合接地 电阻要 缓冷， 利 于在 这个区间的降温 速度 ， 尽可能减 小温 差应 力、 组织 应力、 求。 残余应 力消除 。 ５ ． ３ 跨 步电压验算 ： ５ ） 热 电偶 应点 焊 在待 测温 处 ， 预 制期 间管 道 内焊缝 两侧 尽量 靠 按 照Ｄ Ｉ ／ Ｔ ６ ２ １ 规 范， 跨 步电压 要求为： 近焊 缝 进行 保温 封 堵 ， 有条件 时每 侧离 焊缝 中心距 离应控 制在 ３ ０ ０ －
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化分公司总经理兼惠州炼化二期项目组总经理, 邮编 516086，E-mail:zhaoyan3@ 本次试验研究采用 TP347H 的两种大口径无缝钢管，规格分别为ø273.1×14 和ø558.8×36。焊
实际工程项目中存在的问题，并加以深入的研究和分析。由于原材料是工程项目中确保质量和安全
要素的第一环节，故对原材料进行重新检验是非常必要的。
2.1 原材料检验
2.1.1 TP347H 实测化学成分结果（见表 1）
表 1 TP347H 实测化学成分结果（%）
管材规格(mm) C
Si Mn
Cr
Ni Nb
ø273.1×14 0.055 0.38 1.27 17.34 9.7 0.48
176
Φ273.1×14
常温
180，191，190
187
Y003 Y004
常温
88，116，110
104
Φ558.8×36
常温
102，98，108
103
从冲击试验的结果看，Φ558.8×36 大口径钢管的冲击韧性明显低于Φ273.1×14 的小口径钢管，
结合前面硬度测试值超标（不合格）及背弯断裂的情况来看，Φ558.8×36 厚壁钢管具有明显的脆性
3，侧弯试样见图 4，试验结果见表 5.
图 3 拉伸试样
图 4 侧弯试样
试件 编号 H001 H002 H003 H004
表 5 焊接接头拉伸和侧弯试验结果
管材规格 焊接方法 热处理状态
Rm
（mm）
（MPa）
Φ273.1×14
GTAW +SMAW
焊态 900℃/3h
625,625 631,633
试验 温度 室温 室温
S 0.005
P 0.029
ø558.8×36 0.071 0.38 1.62 17.58 9.2 0.73 0.005 0.033
按 GB/T 11170-2008《不锈钢多元素含量的测定 火花放电原子发射光谱法》【3】进行分析，
两种规格的钢管均满足标准规定的成分要求。
2.1.2 原材料机械性能复验结果（见表 2）
对于 TP347H 是否必须进行焊后稳定化热处理，目前争议很大，SH/T3554-2013 《石油化工 钢制管道焊接热处理规范》的附录 C【2】中，指出“通常”应做稳定化热处理。
我国压力容器和美国 ASME 规范对奥氏体不锈钢设备都没有焊后热处理的强制规定和要求。根 据工程项目建设中的实践经验，该材料的大口径钢管焊后进行稳定化热处理会产生大量裂纹。在此 情况下，本公司决定立项，将“TP347&TP347H 焊接及焊后热处理专题试验研究”的课题委托给武汉 市润之达石化设备有限公司进行科研分析。
测试，每个试样在固定区域测试 7 个点，以下是硬度试验检测结果（见表 3）。
表 3 布氏硬度检测结果（HB）
试样编号
管材规格 (mm)
Y001 Y002
Φ273.1×14 145
163
165 172
Y003 Y004
Φ558.8×36
222 191
205 230
表面硬度值
平均值
165 171 179 172 152 164 160 176 169 176 156 168 230 248 225 217 225 225 200 280 272 208 187 224
接头焊缝金属和热影响区常温冲击试验结果见表 7.
试件 编号 H001 H002
管材规格 （mm）
Φ273.1×14
焊接方法
GTAW +SMAW
表 7 常温冲击试验结果
热处理 状态
常温冲击值 Akv：（J）
焊缝
热影响区
焊态 138/133/135 220/215/204
900℃/3h 126/118/118 242/229/207
3.5 焊接接头不同状态下的冲击试验
由于奥氏体不锈钢的韧性很好，故 ASME 标准和国家相关标准针对奥氏体不锈钢焊接接头的冲
击韧性均予豁免，但本项目进行冲击试验的目的是进行比较研究。试样用线切割设备按 10×10×50
的标准试样进行切割，用专用拉床开标准 V 型缺口，在摆锤式冲击试验机上进行冲击试验。其焊接
1.前言
TP347H 是美国 ASME SA312/SA312M-2010《无缝和焊接奥氏体不锈钢公称管》【1】中含铌的 稳定化奥氏体不锈钢材料，与 TP321 含钛的奥氏体不锈钢性能基本一致，但 TP347 和 TP347H 材 料比 TP321 的高温热强性更好，同时还具有耐连多硫酸腐蚀性能，已被广泛应用于石化电力系统 的高温高压以及连多硫酸腐蚀环境。
的目的是对原材料的韧性指标有一个最基本的判断和比对。本试验按 GB/T 229-2007《金属材料夏
比摆锤冲击试验方法》【5】进行试验，V 型缺口，试验结果见表 4.
试样编号 Y001 Y002
表 4 原材料常温冲击试验结果
管材规格 (mm)
温度
冲击值 Akv：（J）
测试值
平均值
常温
172，179，176
背弯
脆断
机械性能复验的强度拉伸结果满足标准规定的指标范围，ø273.1×14 的钢管弯曲试验合格，但
ø558.8×36 大口径钢管的 2 个背弯试样发生脆性断裂，后又补做 2 个试样仍然发生脆性断裂，不满
足标准要求。
2.1.3 原材料表面硬度检测结果
按 GB/T 231.1-2009 《金属材料布氏硬度试验 第 1 部分：试验方法》【4】对原材料进行了硬度
接工艺按手工焊和气保焊两种焊接方法进行了焊接及焊后热处理的全套试验研究工作，本文将仅针 对原材料、手工焊焊接试板及焊后稳定化热处理的相关试验研究进行概述。
2、原材料检验
本次科研项目试验研究的大口径钢管为第一期工程项目中使用后剩下的余料，本次试验不仅仅
是科研性质，更重要的是要为二期项目工程提供良好的技术支撑。用余料进行试验更能真实的反应
根据双方拟定的技术方案，对原材料进行了全面检验，制订了合理的焊接工艺及热处理工艺， 针对焊态、600℃退火、模拟工况的长时间（620℃/100h）退火试验和 900℃稳定化热处理的焊接 试样进行了大量的机械性能试验、晶间腐蚀试验、微观分析和能谱分析研究，获得了非常丰富的试 验数据，为公司二期项目提供了很好的技术支撑，该项目的研究报告也获得了项目验收评审专家的 一致认可。
根据布氏硬度检测结果，按 ASME 材料 SA 312/SA312M 的标准规定(HB≤192)，ø273.1×14
钢管的硬度测试结果满足标准技术要求，而Φ558.8×36 厚壁管的母材硬度测试结果都严重超标。
2.1.4 原材料常温冲击试验结果
无论是 ASME 标准还是中国相关标准，对于奥氏体不锈钢的冲击功均没有要求，做冲击功试验
图 1 点状碳化物和条状铁素体组织 1000×
图 2 晶内碳化物析出 5000×
2.1.6 其它性能检验 晶粒度检测：试样按 GB/T 6394-2002 《金属平均晶粒度测定方法》【6】进行草酸腐蚀后进行微 观判断，其晶粒度级别分别为：ø273.1×14 两个试样均为 8 级细晶粒材料，ø558.8×36 为 5 级和 7 级。 晶间腐蚀试验：试样按 GB/T 4334-2008 《金属和合金的腐蚀 不锈钢晶间腐蚀试验方法》【7】， 采用方法 A 进行草酸电解腐蚀试验，所有试样均没有晶间腐蚀痕迹。 残余铁素体：经过手持式磁性法测试仪，所有原材料的铁素体含量均为 0，无铁素体残留。经 相平衡计算，TP347H 应为无铁素体残留的纯奥氏体组织，但在高倍电子显微镜下发现两个规格的 钢管均存在少量条状铁素体。 经上述检验，可以判定Φ558.8×36 的原材料不符合标准要求，但该规格的钢管曾投入工程应用。 为了模拟实际工程项目的真实情况，本试验研究仍然用经检验分析判定为不合格的Φ558.8×36 厚壁 管与复验合格的Φ273.1×14 一道进行焊接及热处理试验研究。
Φ558.8×36
GTAW +SMAW
焊态 900℃/4h
637,635 625,626
室温 室温
拉断 部 母材 母材 母材 母材
180°侧弯
无裂纹 无裂纹 无裂纹 有 2 个微裂纹
经稳定化热处理后的抗拉强度都满足要求，但ø558.8×36 厚壁管侧弯后在 2 个试样上分别发现
有 1 个微小裂纹，一个微裂纹位于焊缝上，一个微裂纹位于母材侧的熔合线上。H004-1 在焊缝上的
3.4 焊接接头不同状态下表面硬度测试结果
表 6 焊缝金属表面布氏硬度检测结果比较（HB）
试件 编号
H001 H002 H003 H004
管材规格 （mm）
焊接方法
Φ273.1×14 GTAW+SMAW
Φ558.8×36 GTAW+SMAW
热处理状态
焊态 900℃/3h
焊态 900℃/4h
焊缝外表面 7 个点平均值 144 （1H4B6） 145 173 172 162 181 179 175 187 195 184
倾向。
2.1.5 原材料金相检测 为了观察原材料的第二相析出情况，本课题组对原材料进行了微观检测和分析。在放大 100 倍 的电子扫描显微镜下，两种规格的样品均为纯奥氏体组织。但经放大 1000 倍和 5000 倍以后，在 两种规格的样品中都发现有条状铁素体和颗粒状碳化物析出。图 1 为放大 1000 倍时可以看到明显 的条形铁素体，图 2 为放大 5000 倍时可以看到明显的碳化物颗粒。
平均值 （HB）
145 169 178 188
硬度测试是在钢管的 3 个部位做（30×30mm）的标记，热处理前后均在标记框内进行测试，