Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Методы предотвращения трещин IV типа в сварных соединениях жаропрочных высокохромистых сталей мартенситного класса

Михаил Федорович Деменин

Аннотация


Рассмотрены основные причины образования трещин IV типа в сварных соединениях жаропрочных высокохромистых сталей мартенситного класса Р91 и Р92. Трещины IV типа возникают в мелкозернистой и межкритической областях зоны термического влияния вследствие образования пор ползучести и формирования локальной мягкой прослойки, в которой не происходит мартенситное превращение. При этом межкритическая область зоны термического влияния имеет самую высокую числовую плотность пор ползучести. Подробно изложены основные методы повышения сопротивления и предотвращения ползучести сварных соединений жаропрочных высокохромистых сталей мартенситного класса: модификация состава исходной стали, корректировка технологии сварки и нормализация и отпуск сварного шва.


Ключевые слова


сварка, сталь класса Р91 и P92, растрескивание типа IV, тепловой цикл сварки, микроструктура, сопротивление ползучести, мартенситное превращение, погонная энергия, зона термического влияния, поры ползучести, нормализация, термообработка.

Полный текст:

PDF

Литература


Wang, Y. Insight into Type IV cracking in Grade 91 steel weldments [Text] / Y. Wang, R. Kannan, L. Li // Materials and Design. – 2020. – Vol. 190. -- P. 1 – 13.

David, S. Welding and weldability of candidate ferritic alloys for future advanced ultrasupercritical fossil power plants [Text] / S. David, J. Siefert, Z. Feng // Science and Technology of Welding and Joining. – 2013. -- Vol. 18. – Is. 8. – P. 631 -- 651.

Laha, K. Characterization of microstructures across the heat -- affected zone of the modified 9Cr-1Mo weld joint to understand its role in promoting type IV cracking [Text] / K. Laha, K. Chandravathi, P. Parameswaran, K. Rao, S. Mannan // Metallurgical and Materials Transactions. – 2007. – Vol. 38. – Is. 1. --. P. 58 -- 68.

Parker, J. Factors affecting type IV creep damage in grade 91 steel welds [Text] / J. Parker // Materials Science and Engineering. – 2013. – Vol. 578. -- P. 430 – 437.

Abe, F. Precipitate design for creep strengthening of 9% Cr tempered martensitic steel for ultra-supercritical power plants [Text] / F. Abe // Science and Technology of Advanced Materials. – 2008. – Vol. 9. -- No. 1.

Creep strength enhanced ferritic (CSEF) steel welding guide [Text]: report No. 1024713 // EPRI. – 2011. -- Dec. 23.

Abson, D.J. Review of Type IV Cracking of Weldments in 9-12% Cr Creep Strength Enhanced Ferritic Steels [Text] / D.J. Abson, J.S. Rothwell // International Materials Reviews. – 2013. – No. 58(8). – November. -- P. 437 -- 473.

Francis, J.A. Type IV cracking in ferritic power plant steels [Text] / J.A. Francis, W. Mazur, H.K.D.H. Bhadeshia // Materials Science and Technology. – 2006. – Vol. 22. – No. 12.

Smith, A. An Investigation of Creep Resistance in Grade 91 Steel through Computational Thermodynamics [Text] / A. Smith, M. Asadikiya, M. Yang., J. Chen., Y.A. Zhong, // Engineering. -- 2020. – Vol. 6. – Is. 6. – P. 644 -- 652.

Horiuchi, T. Improved Utilization of Added B in 9Cr Heat-Resistant Steels Containing W [Text] / T. Horiuchi, M. Igarashi, F. Abe // ISIJ International. – 2002. – Vol. 42. -- P. S67 -- S71.

Мейир, П. Новые разработки для предотвращения образования холодных трещин в сварных соединениях мартенситных теплоустойчивых сталей [Текст] / П. Мейир, Х. Серьяк // Автоматическая сварка. – 2008. -- № 11. -- С. 157 -- 161.

Kondo, M. Suppression of type IV failure via modification of heat affected zone microstructures using high boron content in 9Cr heat resistant steel welded joints [Text] / M. Kondo, M. Tabuchi, S. Tsukamoto, F. Yin, F. Abe // Science and Technology of Welding and Joining. – 2006. – Vol. 11. – Is. 2. – P. 216 -- 223.

Abe, F. Improvement of Creep Strength of Advanced Ferritic Steel Welded Joints [Text] / F. Abe, M. Tabuchi, M. Kondo, S. Tsukamoto // Welding in the world. – 2005. – Vol. 49. -- P. 59 -- 66.

Abson, D.J. Advances in welded creep resistant 9-12% Cr steel [Text] / D.J. Abson, J.S. Rothwell, B.J. Cane // Paper presented at 5th International Conference on Advances in Materials Technology for Fossil Power Plants. – 2007. -- October 2 -- 5.

Parker, J. Metallurgical and Stress State Factors Which Affect the Creep and Fracture Behavior of 9% Cr Steels [Text] / J. Parker, J. Siefert // Advances in Materials Science and Engineering. – 2018. -- April. -- Р. 1 -- 15.

Akhtar, M. Evolution of Microstructure during Welding Simulation of Boron Modified P91 Steel [Text] / M. Akhtar, A. Khajuria, V.S. Kumar, R.K. Gupta, S.K. Albert // The Physics of Metals and Metallography. – 2019. – Vol. 120. – Is. 7. – P. 672 -- 685.

Abe, F. Suppression of Type IV fracture in welded joints of advanced ferritic power plant steels-effect of boron and nitrogen [Text] / F. Abe, M. Tabuchi, M. Kondo, H. Okada // Materials at High Temperatures. – 2006. – Vol. 23. – Is. 3 -- 4. -- P. 145 -- 154.

Hirata, H. Effect of carbon content on creep rupture strength and microstructure in heat affected zone of heat resistant ferritic steel: alleviation of decrease in creep rupture strength in heat affected zone of heat resistant ferritic steel [Text] / H. Hirata, K. Ogawa // Science and Technology of Welding and Joining. – 2008. – Vol. 13. – Is. 6. – P. 524 -- 532.

Chai, X. Creep Rupture Performance of Welds of P91 Pipe Steel [Text] / X. Chai, J.C. Bundy, M.A. Amata, C. Zhang, F. Zhang, S. Chen, S.S. Babu, S. Kou // Welding Journal. – 2015.-- May. -- P. 145-s – 157-s.

Magnusson, H. Influence of aluminium on creep strength of 9 -- 12% Cr steels [Text] / H. Magnusson, R. Sandström // Materials Science and Engineering. – 2009. – Vol. 527. – Is. 1–2. -- P. 118 -- 125.

Parker, J. Guidelines and Specifications for High-Reliability Fossil Power Plants: Best Practice Guideline for Manufacturing & Construction of Grade 91 Steel Components [Text] / J. Parker, K. Coleman, J. Henry, W. Liu, G. Zhou // Technical Report. – California, 2011. -- November.

Francis, J.A. Effects of weld preheat temperature and heat input on type IV failure [Text] / J.A. Francis, G.M.D. Cantin, W. Mazur, H.K.D.H. Bhadeshia // Science and Technology of Welding and Joining. – 2009. – Vol. 14. – No. 5. –. P. 436 -- 442.

Francis, J.A. Estimation of Type IV Cracking Tendency in Power Plant Steels [Text] / J.A. Francis, W. Mazur, H.K.D.H. Bhadeshia // ISIJ International. – 2004. – Vol. 44. – No. 11. -- P. 1966 -- 1968.

Albert, S.K. Effect of welding process and groove angle on type IV cracking behavior of weld joints of a ferritic steel [Text] / S.K. Albert, M. Tabuchi, H. Hongo, T. Watanabe, K. Kubo, M. Matsui // Science and Technology of Welding and Joining. – 2005. – Vol. 10. – Is. 2. –. P. 149 -- 157.

Hua, J. Effect of weld angle on the creep rupture life of ferritic/austenitic dissimilar weld interfaces under remote mode I fracture [Text] / J. Hua, E. Elmukashfia, T. Fukahoric, T. Igaric, Y. Chumanc, A.C.F. Cocks // Engineering Fracture Mechanics. – 2019. – Vol. 218. – August. -- P. 1 -- 26.

Tabuchi, M. Creep crack growth behavior in HAZ of weldments of W containing high Cr steel [Text] / M. Tabuchi, T. Watanabe, K. Kubo, M. Matsui, J. Kinugawa, F. Abe // International Journal of Pressure Vessels and Piping. – 2001. – Vol. 78. – Is. 11 -- 12. -- November. -- P. 779 -- 784.

Zhao, L. Numerical investigation of factors affecting creep damage accumulation in ASME P92 steel welded joint [Text] / L. Zhao, H.Y. Jing, L.Y. Xu, J.C. An, G.C. Xiao // Materials and Design. – 2012. – Vol. 34. – P. 566 -- 575.

Li, D. Stress-strain analysis of creep deterioration in heat affected weld zone in high Cr ferritic heat resistant steel [Text] / D. Li, K. Shinozaki, H. Kuroki // Science and Technology. – 2003. – Vol. 19. – Is. 9. -- P. 1253 – 1260.

Method for welding chromium molybdenum steels [Text]: US Patent 4, 612, 070 / Sikka V.K. -- 1986. -- September.

Yin, Y.F. Modeling and experimental studies of alternative heat treatments in Steel 92 to optimise long term stress rupture properties [Text] / Y.F. Yin, R.G. Faulkner, P.F. Morris, P.D. Clarke // Energy Materials. Material Science and Engineering for Energy Systems. – 2008. – Vol. 3. – Is. 4. – P. 232 -- 242.

Yeascas, M.A. Improved Creep Resistance of Steel 92 by the Use of Modified Heat Treatments [Text]: conference: Creep and Fracture in High Temperature Components // Design and Life Assessment Issues, ECCC Creep Conference / M.A. Yeascas, P.F. Morris. – UK, London, 2005. – September. -- P. 143 -- 152.

Morris, P.F. Design of heat treatments for 9–12% Cr steels to optimise creep resistance for power plant applications [Text] / P.F. Morris, P.D. Clarke, U.A. Sachadel // Proceedings: 9th Liege Conference on Materials for advanced power engineering. – Belgium, Liege, 2010. -- September. -- P. 562 -- 572.




DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2021.1081.8.002

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


   

                   

© 1998 — 2024 НТФ "Энергопрогресс"      

 

Адрес редакции:
129090, Москва. ул. Щепкина, 8, офис 101
Тел. (495) 234-74-17
E-mail: el.stantsii@gmail.com, el-stantsii@yandex.ru