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05Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH)馬氏體沉淀硬化不銹鋼（化學成分力學性能）焊接接頭的疲勞性能
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-07-02
05Cr17Ni4Cu4Nb鋼是一種馬氏體沉淀硬化不銹鋼，相當于美國17-4PH。該鋼是我國300～1000MW超超臨界火電機組及核電機組汽輪機低壓末級動葉片的主要用材之一。
????05Cr17Ni4Cu4Nb鋼是一種馬氏體沉淀硬化不銹鋼，相當于美國17-4PH。該鋼是我國300～1000MW超超臨界火電機組及核電機組汽輪機低壓末級動葉片的主要用材之一。雖然其強度、耐水蝕及耐腐蝕特性都較傳統的12Cr鋼已有大幅提高，但機組經過長期運行，該材質葉片也會出現不同程度的水蝕損傷，影響機組的安全可靠運行。有研究表明，可以采用焊接修復的方法恢復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，汽輪機低壓末級動葉片運行過程中不僅受到離心拉應力、彎曲應力等靜應力的作用，而且要承受蒸汽周期激振力引起的交變應力作用，因此，05Cr17Ni4Cu4Nb鋼的焊接接頭不僅要具有優良的靜強度，而且還應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行了測試，以期為該鋼葉片的焊接修復提供技術參考。試驗材料為05Cr17Ni4Cu4Nb鋼，填充金屬采用ER630焊絲，其化學成分見表1，熱處理后的常規力學性能見表2。
表1??05Cr17Ni4Cu4Nb鋼及焊材的化學成分???ω%
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材料種類
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C
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Si
|
Mn
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S
|
P
|
Cr
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Mo
|
Ni
|
Cu
|
Nb
|
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05Cr17Ni4Cu4Nb鋼
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0.06
|
0.39
|
0.37
|
0.007
|
0.013
|
15.69
|
?
|
3.76
|
3.1
|
0.22
|
|
ER630焊絲
|
0.02
|
0.32
|
0.31
|
0.002
|
0.007
|
16.94
|
0.04
|
4.61
|
3.11
|
0.25
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?
表2??05Cr17Ni4Cu4Nb鋼母材的常規力學性能
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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
|
63.8
|
137.3
|
320
|
?
05Cr17Ni4Cu4Nb鋼焊接接頭熱處理后的常規力學性能實驗結果見表3。從表中可以看出，經600℃時效后，接頭抗拉強度可以達到母材強度的91%，焊縫及熱影響區的缺口沖擊功AKV均可以達到68J以上，焊接接頭的強度和焊縫沖擊韌性均可以達到相對較高的水平，滿足焊接工藝評定要求。
表3??05Cr17Ni4Cu4Nb鋼焊接接頭的力學性能
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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
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||
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825.0
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921.0
|
82.4
|
68.6
|
?
研究結果表明：
1）合理的焊材選擇及優化的焊接、熱處理工藝，可以使05Cr17Ni4Cu4Nb鋼焊接接頭的條件疲勞極限達到母材的90%以上。
2）嚴格控制焊接工藝，減少焊縫缺陷乃至顯微缺陷，防止熱影響區粗晶區晶粒的過度長大是提高葉片焊接接頭疲勞強度的關鍵措施。
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