近年來(lái)，我國(guó)電力工業(yè)飛速發(fā)展，電廠鍋爐向大容量、高參數(shù)發(fā)展。高溫過(guò)熱器、再熱器的最高實(shí)際壁溫已超過(guò)了600℃，原先廣泛應(yīng)用于這些高溫部件的12Cr1MoV鋼的高溫強(qiáng)度、抗氧化性等均不能滿足要求。T91鋼作為新型的馬氏體耐熱鋼，具有高的抗拉強(qiáng)度、高溫蠕變，較低的熱膨脹系數(shù)，良好的導(dǎo)熱性、加工性和抗氧化性能，因而在我國(guó)電站鍋爐和高溫高壓汽水管道中得到大面積推廣應(yīng)用，已廣泛應(yīng)用于300MW及以上機(jī)組的受熱面管道制造和200MW等機(jī)組的高溫過(guò)熱器改造。在管道長(zhǎng)期高溫運(yùn)行過(guò)程中，焊縫由于受其焊接及熱處理工藝等因素的影響，逐漸出現(xiàn)一些問(wèn)題，特別是高溫過(guò)熱器管長(zhǎng)期處于惡劣的高溫環(huán)境下，焊縫會(huì)產(chǎn)生熱疲勞裂紋，使自身的性能下降，給鍋爐的安全運(yùn)行帶來(lái)了不利影響。如何延長(zhǎng)裂紋產(chǎn)生的時(shí)間，增加使用壽命，已成為一個(gè)重要的研究課題。本文綜合分析了工藝參數(shù)對(duì)焊接接頭組織與熱疲勞性能的影響，確定了最佳的焊接工藝參數(shù)，對(duì)于電站鍋爐設(shè)備改造、現(xiàn)場(chǎng)安裝及檢修等具有重要意義。

實(shí)驗(yàn)采用T91鍋爐過(guò)熱器管(Φ52mm×8mm)，加工成30°V型坡口，對(duì)口間隙為1mm。采用氬弧焊焊接，使用E505-15OD-Φ3.2mm焊條，焊接工藝參數(shù)如表1。然后，使用線切割方法從焊接接頭處切割下長(zhǎng)條狀試樣，經(jīng)打磨、拋光后，用無(wú)水乙醇清洗并用吹風(fēng)機(jī)吹干，然后用自配的溶液進(jìn)行腐蝕，在OlympusGX51型顯微鏡下觀察其顯微組織。

表1 焊接工藝參數(shù)

熱疲勞試驗(yàn)按HB6660-1992《金屬板材熱疲勞試驗(yàn)方法》進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)前，在試樣的焊接接頭處用線切割法切出一個(gè)2mm深的裂紋，以便于熱疲勞裂紋的萌生與擴(kuò)展。采用測(cè)表面裂紋的方法測(cè)量裂紋的長(zhǎng)度。試驗(yàn)采用電爐輻射加熱和水冷的工作方式，其基本工作過(guò)程是：首先將試樣分別放入500、550和600℃的加熱爐中保溫10min，使試樣整體受熱均勻，然后被迅速淬入水中冷卻，冷卻結(jié)束后，試樣又重新進(jìn)入爐內(nèi)加熱，如此循環(huán)往復(fù)，直到有疲勞裂紋出現(xiàn)。試樣循環(huán)到一定的周期（700次左右）后，將試樣進(jìn)行拋光、清洗、用4%硝酸酒精溶液腐蝕、烘干，然后在光學(xué)顯微鏡下觀察其裂紋擴(kuò)展情況。若有疲勞裂紋出現(xiàn)，即停止試驗(yàn)；若沒(méi)有疲勞裂紋出現(xiàn)，則需要繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，直到有疲勞裂紋出現(xiàn)。

T91鋼焊接采用較高的預(yù)熱和層間溫度、低電流、多層焊接、較高的焊后熱處理溫度的焊接工藝，焊縫組織為回火索氏體組織，殘余應(yīng)力小，具有較好的熱疲勞性能。T91鋼焊接最佳的焊接工藝參數(shù)：預(yù)熱溫度250℃、層間溫度250℃、焊接層數(shù)5層、焊接電流115A、焊后熱處理770℃×1h。（榕霖）