20、硼对P91钢临界热影响区软化和硬化效应的研究

硼对P91钢临界热影响区软化和硬化效应的研究

1. 引言

P91铁素体/马氏体钢具有出色的抗蠕变和耐腐蚀性能，广泛应用于核电厂和热电厂的高温高压管道。为获得密封的蒸汽传输接头，常采用高输入热量的熔焊工艺来制造P91钢部件，但这些工艺会形成狭窄的热影响区（HAZ），导致外侧HAZ出现IV型失效。此前研究通过Gleeble热模拟确定临界热影响区（ICHAZ）为IV型失效区域，焊后热处理（PWHT）可减少HAZ的硬度和微观结构不均匀性。

合金元素的添加可以改善这些问题：
- 碳（C） ：稳定奥氏体，提高抗拉强度、硬度和淬透性，但高浓度会使析出物粗化，降低蠕变强度。控制碳含量可保持韧性和可焊性。
- 铬（Cr） ：提高蠕变强度和抗氧化性，形成碳化物，降低马氏体起始温度，提高Ac1温度。但高扩散系数会导致M23C6碳化物粗化。
- 钼（Mo） ：稳定铁素体，促进碳化物形成，提高蠕变强度和韧性，改善抗点蚀性能。但浓度超过1%会加速M23C6粗化和Laves相析出。
- 钒（V）和铌（Nb） ：稳定铁素体，形成碳化物和氮化物，有助于保留细晶粒。但铬扩散会使铌碳氮化物转变为Z相。
- 氮（N） ：形成奥氏体，延迟δ铁素体形成，促进氮化物形成，提供固溶强化。但高含量会导致Z相形成和气孔。
- 锰（Mn） ：稳定奥氏体，延迟碳化物分离，但会促进M23C6粗化。可防止硫偏析，保证焊缝质量，但高含量可能导致回火脆化。
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