Page 49 - 机械工程材料2025年第三期
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2025 年 3 月 第 49 卷 第 3 期 Vol. 49 No. 3 Mar. 2025
DOI：10. 11973/jxgccl240174
道间温度与焊后热处理冷却速率对 P91 钢焊缝金属
冲击韧性与耐腐蚀性能的影响
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徐晓龙 ，李文清 ，刘梓申 ，杨 飞 ，毛兴贵 ，蒋 勇 1
（1. 四川大西洋焊接材料股份有限公司，自贡 643000；2. 兰州理工大学材料科学与工程学院，
省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室，兰州 730050）
摘 要：在不同道间温度（250，300 ℃）下对P91 钢进行 8 层 16 道埋弧焊，并对焊缝金属进行
−1
760 ℃×2 h焊后热处理，冷却速率分别为55 ℃ · h −1 和约20 ℃ · h （随炉冷却），研究了道间温度与
焊后热处理冷却速率对焊缝金属冲击韧性和耐腐蚀性能的影响。结果表明：当道间温度为250 ℃
时，随着焊后热处理冷却速率由约20 ℃ · h −1 提高到55 ℃ · h −1 ，焊缝金属晶界处碳化物含量及其聚
集程度降低，冲击吸收能量明显提高（幅度约68%） ，波动程度明显降低，自腐蚀电位提高，自腐蚀
电流密度降低；当焊后热处理冷却速率约为20 ℃ · h −1 时，随着道间温度由250 ℃升高到300 ℃，碳
化物含量及其聚集程度降低，冲击吸收能量略微提高，波动程度略微降低，自腐蚀电位提高，自腐蚀
电流密度降低。在试验参数范围内，P91钢埋弧焊的道间温度和焊后热处理冷却速率应分别控制在
250 ℃和55 ℃ · h −1 ，此时焊缝金属的冲击吸收能量最大，其波动程度最小，自腐蚀电位最大，自腐蚀
电流密度最小，冲击韧性和耐腐蚀性能最优。
关键词： P91耐热钢；埋弧焊；焊后热处理；冲击韧性；碳化物；耐腐蚀性能
中图分类号：TG407 文献标志码：A 文章编号：1000-3738（2025）03-0041-08
0 引 言 16MnDR钢焊缝金属的冲击韧性下降。周勇等 ［8］ 研
究发现，随着道间温度的升高，R307耐热钢焊缝金属
铬钼系耐热钢广泛应用于现代火力发电厂，其
的强度降低，冲击韧性先升后降。杜吉康等 ［9］ 研究
在高温下具有优异的抗蠕变性能、耐腐蚀性能、耐应
发现，降低焊后热处理冷却速率可以显著减少U75V
力腐蚀开裂性能以及低热膨胀系数。其中，P91耐
钢焊缝金属中的马氏体含量。谢少辉等 ［10］ 研究发现，
热钢是介于2.25Cr-1Mo低合金钢和奥氏体不锈钢
610~630 ℃焊后热处理后的空冷相较于炉冷更有利
［1］
之间的改良型9Cr-1Mo马氏体耐热钢 ，相比较于
于避免高强钢焊缝金属的脆化。目前，有关焊后热
传统的耐热钢，具有更优异的高温强度、抗氧化性能
和抗蠕变性能 ［2-3］ 。在实际应用中，P91钢存在焊缝 处理冷却速率和道间温度对P91钢焊缝金属组织和
金属冲击韧性差和不稳定的问题。焊接工艺与焊后 性能影响的研究较少 ［11-12］ 。为此，作者在不同道间
热处理制度通过影响焊缝金属的组织及析出相形貌 温度下对P92钢进行多层多道埋弧焊，然后对焊缝
和种类等，对其冲击韧性与耐腐蚀性能产生显著影 金属进行不同冷却速率下的760 ℃×2 h焊后热处理，
［4］
响 ，相关研究很多 ［5-6］ 。焊接道间温度和焊后热处 研究了不同道间温度与焊后热处理冷却速率下焊缝
理冷却速率对焊缝金属力学性能和耐腐蚀性有显著 金属的冲击韧性和耐腐蚀性能，以期为P92钢焊接工
影响。鲁克莹等 ［7］ 研究发现，若不控制道间温度，则 艺和焊后热处理工艺的制定提供理论指导。
1 试样制备与试验方法
收稿日期：2024-04-02；修订日期：2025-01-06
基金项目：甘肃省拔尖领军人才项目；中央引导地方科技发展专项项目 试验材料为P91钢，焊接材料为埋弧焊焊丝/焊
（24ZYQA054） ；甘肃省重点研发计划项目（23YFGA0057）； 剂CHF91/CHW-SB91，二者均由四川大西洋焊接
国家自然科学基金资助项目（52175325，51961024，
材料股份有限公司提供。按照GB/T 25774.1—2010
52071170） ；甘肃省科技重大专项项目（23ZDGA010，
《焊接材料的检验 第1部分：钢、镍及镍合金熔敷金
22ZD6GA008）
作者简介： 徐晓龙（1988—），男，四川达州人，高级工程师，硕士 属力学性能试样的制备及检验》制备熔覆金属力学
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