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05Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH)馬氏體沉淀硬化不銹鋼（化學(xué)成分力學(xué)性能）焊接接頭的疲勞性能
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司bt990.com.cn
更新時(shí)間：2014-07-02
05Cr17Ni4Cu4Nb鋼是一種馬氏體沉淀硬化不銹鋼，相當(dāng)于美國17-4PH。該鋼是我國300～1000MW超超臨界火電機(jī)組及核電機(jī)組汽輪機(jī)低壓末級(jí)動(dòng)葉片的主要用材之一。
????05Cr17Ni4Cu4Nb鋼是一種馬氏體沉淀硬化不銹鋼，相當(dāng)于美國17-4PH。該鋼是我國300～1000MW超超臨界火電機(jī)組及核電機(jī)組汽輪機(jī)低壓末級(jí)動(dòng)葉片的主要用材之一。雖然其強(qiáng)度、耐水蝕及耐腐蝕特性都較傳統(tǒng)的12Cr鋼已有大幅提高，但機(jī)組經(jīng)過長期運(yùn)行，該材質(zhì)葉片也會(huì)出現(xiàn)不同程度的水蝕損傷，影響機(jī)組的安全可靠運(yùn)行。有研究表明，可以采用焊接修復(fù)的方法恢復(fù)05Cr17Ni4Cu4Nb鋼制葉片水蝕損傷部位的型線，且接頭可以具備較好的拉伸性能和缺口沖擊性能。然而，汽輪機(jī)低壓末級(jí)動(dòng)葉片運(yùn)行過程中不僅受到離心拉應(yīng)力、彎曲應(yīng)力等靜應(yīng)力的作用，而且要承受蒸汽周期激振力引起的交變應(yīng)力作用，因此，05Cr17Ni4Cu4Nb鋼的焊接接頭不僅要具有優(yōu)良的靜強(qiáng)度，而且還應(yīng)該具有較好的抗疲勞特性。
西安熱工研究院研究人員對05Cr17Ni4Cu4Nb鋼焊接接頭的疲勞性能進(jìn)行了測試，以期為該鋼葉片的焊接修復(fù)提供技術(shù)參考。試驗(yàn)材料為05Cr17Ni4Cu4Nb鋼，填充金屬采用ER630焊絲，其化學(xué)成分見表1，熱處理后的常規(guī)力學(xué)性能見表2。
表1??05Cr17Ni4Cu4Nb鋼及焊材的化學(xué)成分???ω%
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材料種類
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C
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Si
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Mn
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S
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P
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Cr
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Mo
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Ni
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Cu
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Nb
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05Cr17Ni4Cu4Nb鋼
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0.06
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0.39
|
0.37
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0.007
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0.013
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15.69
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?
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3.76
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3.1
|
0.22
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|
ER630焊絲
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0.02
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0.32
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0.31
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0.002
|
0.007
|
16.94
|
0.04
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4.61
|
3.11
|
0.25
|
?
表2??05Cr17Ni4Cu4Nb鋼母材的常規(guī)力學(xué)性能
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Rp0.2,MPa
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Rm,MPa
|
A,%
|
Z,%
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AKV，J
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硬度（HBW2.5/187.5)
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975
|
1013
|
20.8
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63.8
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137.3
|
320
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?
05Cr17Ni4Cu4Nb鋼焊接接頭熱處理后的常規(guī)力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。從表中可以看出，經(jīng)600℃時(shí)效后，接頭抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到母材強(qiáng)度的91%，焊縫及熱影響區(qū)的缺口沖擊功AKV均可以達(dá)到68J以上，焊接接頭的強(qiáng)度和焊縫沖擊韌性均可以達(dá)到相對較高的水平，滿足焊接工藝評(píng)定要求。
表3??05Cr17Ni4Cu4Nb鋼焊接接頭的力學(xué)性能
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Rp0.2,MPa
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Rm,MPa
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AKV，J
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焊縫
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熱影響區(qū)
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||
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825.0
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921.0
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82.4
|
68.6
|
?
研究結(jié)果表明：
1）合理的焊材選擇及優(yōu)化的焊接、熱處理工藝，可以使05Cr17Ni4Cu4Nb鋼焊接接頭的條件疲勞極限達(dá)到母材的90%以上。
2）嚴(yán)格控制焊接工藝，減少焊縫缺陷乃至顯微缺陷，防止熱影響區(qū)粗晶區(qū)晶粒的過度長大是提高葉片焊接接頭疲勞強(qiáng)度的關(guān)鍵措施。
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