文档介绍：T91+12Cr1MoV 异种钢焊接工艺的试验研究
摘要:文章对 T91+12Cr1MoV 异种钢焊接工艺问题进行了研究,并对有关焊接
工艺简化的可能性进行了探讨,通过对比试验和试验验证,提出了简单实用、可指
导实际施工的焊接工艺。采用该工艺指导实际生产获得了良好的效果。
目前, T91 钢已广泛应用到我国新机组建设或老机组的改造中,在老机组改造中,
遇到的突出问题就是 T91 钢与 TP347 、G102 和 12Cr1MoV 等钢的异种钢焊接问题。国
外就 T91 异种钢焊接问题的研究,在焊接材料上多采用“中匹配”即合金元素含量
介于 2 种母材之间的焊接材料方案,在工艺上多采用焊前预热、焊后热处理工艺[1]。
下面就在我国采用较多的 T91+12Cr1MoV 异种钢焊接工艺及焊接工艺的简化问
题进行探讨。
1 试验材料 
母材
T91 钢是在 ASTM A213-T9 钢的基础上,降低含碳量,添加微量 Nb 、V 合金化,
并控制含 N 量得到的。允许使用于壁温≤625 ℃的锅炉过热器及高温再热器,该钢
具有较大的冷裂倾向,焊接时可能产生冷裂纹和热裂纹。
12Cr1MoV 钢属珠光体低合金热强钢,该钢具有较高的热强性能和持久塑性,可
用于壁温≤580 ℃的锅炉受热面管,该钢的焊接性良好,对于壁厚较小的小径管,
焊前不预热,焊后不热处理。  T91 钢和 12Cr1MoV 钢的化学成分见表 1、表 2,常
温机械性能见表 3。
钢的异种钢接头裂纹敏感性分析
T91 异种钢的焊接具有以下性能[ 2]:
a. T91 钢和 T22、G102 、TP347 3 种异种钢焊接接头对热裂纹不敏感,抗裂性
能良好。
b. T91 钢对再热裂纹不敏感。
c. T91 钢碳当量高,淬硬倾向大, T91 异种钢焊接接头的冷裂纹倾向与同质材
料焊接接头相当,通过一定的工艺措施可以避免产生冷裂纹。
焊接材料
分别选用高、低匹配的 2 种类型的焊接材料进行对比试验,一种是与 T91 钢相
匹配的焊丝,即 TIG-9CrMoV(N) 焊丝;另一种是与 12Cr1MoV 钢相匹配的焊丝, 即
TIG-R31 焊丝,试验用母材和焊丝的化学成分见表 4[3]。 
焊接方法
不同的焊接方法对焊缝的韧性影响较大,采用氩弧焊焊接方法,焊缝具有优异
的塑性和韧性[4],因此选用全氩弧焊焊接方法。 
2T91+12Cr1MoV 异种钢焊接工艺 
焊接工艺
根据现场实际生产的需要,选择母材规格为φ42 mm ×5 mm ,坡口采用“V”型,
坡口角度为 60 °±2°,对口间隙为 ~2 mm, mm 。由于 T9 1
钢碳当量高,具有一定的冷裂倾向,因此焊前应采取预热措施,预热温度 150~200
℃[3],采用火焰加热的方法。内部充氩气保护,电源采用直流正接极,焊后热处
理温度为 740±10 ℃,保温时间 1 h。 
焊接工艺方案
根据 T91+12Cr1MoV 异种钢焊接不同的匹配和是否热处理,选用了 4 种方案,方
案内容见表 5。 
3 焊接接头试验
对焊制的 T91+12Cr1MoV 异种钢焊接接头经 X—射线探伤合格后,按焊接工艺评
定规程的要求,制取拉伸、弯曲、金相、高温短时拉伸试样。 
+12Cr1MoV 异种钢机械性能试验
试验结果见表 6。焊接接头的抗拉强度均高于 T91+12Cr1MoV 异种钢焊接接头的
规定值,但 12Cr1MoV 钢侧经保温 1 h 热处理后,母材抗拉强度下降比较多, 使
12Cr1MoV 钢的抗拉强度接近该钢的下限,因此有必要对焊后热处理的时间进行研
究。
取 12Cr1MoV 钢母材、 T91+12Cr1MoV 异种钢焊接接头,热处理保温时间分别为
30 min 和 40 min 进行对比试验,试验结果见表 7。
由表 7 可知,焊后热处理保温时间 30 min 就可以满足性能的需要。因此焊后热
处理的保温时间选用 30 min,1 h 的保温时间较长。 
弯曲试验
对 T91+12Cr1MoV 异种钢焊接接头进行了弯曲试验,试验结果见表 8。 
从表 8 弯曲试验结果看,用高匹配的焊丝,焊后不热处理,弯曲试验不合格,
因此用高匹配的焊丝焊接 T91+12Cr1MoV 异种钢焊接接头,焊后必须进行热处理。用
低匹配的焊丝焊后热处理和不热处理,弯曲试验均合格。 
金相分析
对 T91+12Cr1MoV 异种钢焊接接头