张建强，郭嘉琳，李太江，姚兵印，刘福广

(1. 武汉大学 动力与机械学院，湖北 武汉 430072；2. 西安热工研究院有限公司，陕西 西安710032)



12Cr18Ni12Ti/12Cr1MoV异种耐热钢焊接接头蠕变数值模拟

张建强1，郭嘉琳1，李太江2，姚兵印2，刘福广2

(1. 武汉大学 动力与机械学院，湖北 武汉 430072；2. 西安热工研究院有限公司，陕西 西安710032)

采用有限元方法对奥氏体耐热钢(12Cr18Ni12Ti)与珠光体耐热钢(12Cr1MoV)焊接接头在温度为540 ℃、外加轴向拉应力为80 MPa条件下的蠕变最大主应力、von Mises等效应力和等效蠕变应变进行了数值模拟。结果表明，焊缝/12Cr1MoV界面附近区域的最大主应力数值很高，蠕变孔洞易于在焊缝/12CR1MoV界面区域形成。焊缝/12Cr1MoV界面附近的von Mises等效应力数值也很高，因而，孔洞易于扩张。蠕变变形主要发生在12Cr1MoV母材一侧，最大等效蠕变应变位于距焊缝/12Cr1MoV界面约5.3mm，界面附近存在蠕变拘束。焊缝/12Cr1MoV界面为接头的薄弱环节。

奥氏体耐热钢；珠光体耐热钢；异种钢焊接接头；蠕变；数值模拟

奥氏体耐热钢(12Cr18Ni12Ti)具有优良的高温持久、蠕变强度、韧性和抗氧化性能，而珠光体耐热钢(12Cr1MoV)价格较为便宜，因此，大型火电机组锅炉经常采用12Cr18Ni12Ti/12Cr1MoV异种钢接头[1]，就12Cr18Ni12Ti/12Cr1MoV异种钢接头而言，焊缝/12Cr1MoV界面两侧材料的化学成分、显微组织和蠕变强度差异较大，在使用过程中焊缝和12Cr1MoV钢之间因热膨胀系数差形成的热应力、碳迁移、接头的组织变化等将导致焊缝/12Cr1MoV界面区对早期蠕变失效十分敏感，接头的使用寿命常常达不到预期要求，迫使机组经常发生非计划停机，造成巨大的经济损失[2-3]。失效过程为靠近焊缝/12Cr1MoV界面的12Cr1MoV母材贫碳层中晶界形成蠕变孔洞，孔洞扩张、汇聚，形成裂纹，最终导致接头破坏[4]。……