00Cr13Ni5Mo馬氏體不銹鋼焊接材料及焊接工藝方法的研究.pdf

1、三峽水輪機是世界上已經建造的和目前正在建造的最大水輪機之一。每個水輪機轉輪的最大外徑10m，重450t，單機容量700MW。轉輪材料采用410NiMo(13％Cr，4％Ni，0.5％Mo)馬氏體不銹鋼。這樣的巨型轉輪已經超出了常規(guī)制造技術，國內外制造商一致采用拼焊結構轉輪，即轉輪上冠、葉片和下環(huán)分別鑄造，然后整體組焊，焊接接頭的最大厚度達300毫米，因此，三峽轉輪的焊接具有超厚截面、大拘束度、高強馬氏體不銹鋼焊接的特點，如此巨型轉輪在國

2、內外還沒有先例。 目前，水輪機轉輪焊接與設計中，對于轉輪母材及焊接接頭僅提出一般的力學性能要求，而對于直接關系到轉輪安全可靠運行的抗斷裂性能，缺乏更為深入的要求。因此，本論文針對三峽水輪機等大型轉輪馬氏體不銹鋼焊接材料及熔敷金屬沖擊性能進行了較深入的研究。 本文選用三峽水輪機應用的大氣冶煉的OCr13Ni5Mo實芯焊絲，以及真空冶煉的OOCr13Ni5Mo實芯焊絲。試驗研究內容包括：熔敷金屬沖擊性能研究，主要采用夏比沖擊

3、試驗方法，通過掃描電子顯微鏡對斷口表面的分析，X射線衍射對相組織的分析，研究了熔敷金屬的沖擊斷裂行為，為優(yōu)化焊接材料與工藝奠定了技術基礎，為轉輪安全可靠運行提供了一定的試驗研究依據。 本文的主要研究結論為： 1.[N]、 [O]含量對熔敷金屬沖擊性能有明顯影響，其中[O]含量是決定沖擊功的主導因素，過高的[N]含量容易引起焊縫金屬的氣孔缺陷。熔敷金屬中明顯增C時，沖擊韌性將大幅降低，建議Ar+CO<,2>保護氣中的CO<

4、,2>含量應控制在2％～3％為宜。 2.TIG填絲確實可大幅提高熔敷金屬的沖擊功，TIG填絲可以做為焊接修復改善焊縫熔敷金屬沖擊韌性的一個有效手段。TIG、MAG、高速MAG、激光-MAG四種工藝方法中，TIG填絲焊接工藝對熔敷金屬沖擊功的提高是最顯著的(達250J)，對于修復改善焊縫熔敷金屬沖擊韌性可以達到最佳的效果。 3.高速MAG和激光-MAG使用大氣HS13/5L時可以大幅提高經過焊后熱處理熔敷金屬的沖擊功，其沖

5、擊功達到或超過轉輪母材及熱影響區(qū)的沖擊功。MAG焊經焊后熱處理的大氣HS13/5L焊絲熔敷金屬沖擊功只有80J左右，而高速MAG經焊后熱處理的大氣HS13/5L焊絲熔敷金屬室溫沖擊功可達124J以上，激光-MAG經焊后熱處理的大氣HS13/5L焊絲熔敷金屬沖擊功可達142J以上，達到或超過轉輪母材及熱影響區(qū)沖擊功(125J)。 4．激光-MAG復合在使用真空HS13/5L焊絲時，不僅可以大幅提高經過焊后熱處理熔敷金屬的沖擊功，同