本發(fā)明屬于金屬材料焊接，具體涉及基于cmt法制備p91鋼異常硬度焊縫試樣的方法。
背景技術(shù)：
1、9cr馬氏體耐熱鋼具有成本低、高溫蠕變強(qiáng)度高、抗氧化性好、導(dǎo)熱系數(shù)高、加工性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電廠壓力容器、蒸汽管道、汽輪機(jī)渦輪機(jī)葉片等高溫結(jié)構(gòu)件，成為火力發(fā)電廠發(fā)展的主要材料。但是焊接接頭作為管系的薄弱區(qū)域，一直是事故發(fā)生的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。研究表明，長期在高溫高壓的環(huán)境中服役，p91鋼顯微組織會(huì)逐步退化，使材料的高溫持久強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度降低，由于硬度在一定程度可以反映材料的強(qiáng)度。因此，在現(xiàn)場檢測中材料性能的下降一般以硬度的偏低來表現(xiàn)出來。然而，在焊縫的常規(guī)硬度檢測中出現(xiàn)了焊縫硬度偏高的現(xiàn)象。因此，盡管硬度測試在一定程度上可有效判定焊接接頭及其局部的服役安全壽命，但無法通過經(jīng)驗(yàn)性方程準(zhǔn)確判定硬度偏高狀態(tài)下材料性能及服役壽命，需建立高硬度-組織-性能及壽命之間的有效表達(dá)關(guān)系，進(jìn)一步判定結(jié)構(gòu)的服役性能。為獲取具有高硬度的焊縫樣本以供后續(xù)分析之需，通常需在現(xiàn)場對(duì)管道焊縫實(shí)施破壞性切割操作。然而，這種方法會(huì)導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備停止運(yùn)行，從而在實(shí)際操作中變得不切實(shí)際。因此，若能依據(jù)現(xiàn)場測量所得焊縫硬度數(shù)據(jù)，通過實(shí)驗(yàn)室手段制備出具備相似高硬度特征的焊縫材料，則可在不影響現(xiàn)場管道系統(tǒng)正常運(yùn)作的前提下，有效規(guī)避因直接從現(xiàn)場采集樣本所帶來的種種弊端。故需要提供一種制備高硬度焊縫試樣的方法，用于后續(xù)組織分析及壽命評(píng)估。
2、對(duì)于p91鋼的焊接而言，焊縫開裂是主要考慮的，其次是焊縫中的δ-fe相，依據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，熱輸入增加時(shí)，在1438℃～1506℃區(qū)間停留更長的時(shí)間意味著液相向δ-fe相轉(zhuǎn)變的越充分，在1286℃～1438℃區(qū)間，由于其停留時(shí)間增加有限，因此，δ-fe相難以充分轉(zhuǎn)變?yōu)棣?fe相，因而就會(huì)有部分的δ-fe相殘留。反言之，當(dāng)熱輸入越小時(shí)，凝固金屬在1438℃～1506℃區(qū)間停留的時(shí)間越短，液相難以充分向δ-fe相轉(zhuǎn)變，在進(jìn)入1286℃～1438℃區(qū)間時(shí)，較短的停留時(shí)間就能夠使得少量的δ-fe相轉(zhuǎn)變?yōu)棣?fe相。
3、因此,采用冷金屬過渡焊(cold?metal?transfer,cmt)，基于其低熱輸入與高熔敷效率特性，可抑制δ-鐵素體(δ-fe)生成并優(yōu)化沉積速率，為p91鋼高硬度焊縫試樣制備提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供基于cmt法制備p91鋼異常硬度焊縫試樣的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
2、基于cmt法制備p91鋼異常硬度焊縫試樣的方法，包括以下步驟：
3、s1：選取cmt焊接基板并清理；
4、s2：選取與p91鋼成分相匹配的er90s-b9焊絲作為填充金屬材料；
5、s3：采用cmt在基板上進(jìn)行堆焊，焊槍運(yùn)動(dòng)路徑為往復(fù)運(yùn)動(dòng)，每層焊道高度為1-2mm；
6、s4：對(duì)步驟s3中的堆積表面氧化物進(jìn)行打磨清理，層間溫度保持在180-220℃；
7、s5：重復(fù)步驟s3-s4，直至完成焊縫試樣的堆積；
8、s6：對(duì)堆積試樣進(jìn)行線切割取得試樣后進(jìn)行正火處理；
9、s7：對(duì)步驟s6所得的試樣再進(jìn)行不同溫度的回火處理，制備得到高硬度焊縫試樣。
10、進(jìn)一步的，所述cmt焊絲為er90s-b9焊絲。
11、進(jìn)一步的，er90s-b9焊絲的成分包括：c：0.10wt％；si：0.30wt％；mn：0.50wt％；cr：9.0wt％；mo：1.0wt％；ni：0.5wt％；p≤0.008wt％；s≤0.005wt％；nb：0.06wt％；v：0.2wt％。
12、進(jìn)一步的，所述cmt進(jìn)行堆焊的過程中同時(shí)輸入99.95％以上純度純氬氣為保護(hù)氣體，保護(hù)氣體流量為15-20l/min。
13、進(jìn)一步的，所述cmt焊接時(shí)焊接電流為190-200a，電壓為14-16v，焊接速度為20-30cm/min，送絲速度為6-8m/min，層間溫度為200℃，焊絲干伸長4-6mm。
14、進(jìn)一步的，所述正火熱處理溫度為1060℃，保溫時(shí)間為1h。
15、進(jìn)一步的，所述回火處理時(shí)保溫溫度低于760℃。
16、進(jìn)一步的，所述回火處理時(shí)保溫時(shí)間為2.5h，冷卻方式為空冷。
17、本發(fā)明具有以下有益效果：
18、(1)通過采用cmt焊接技術(shù)在p91鋼底板上進(jìn)行單層多道焊制備p91高硬度焊縫試樣代替實(shí)際中出現(xiàn)的高硬度p91鋼焊縫，通過進(jìn)行正火1060℃下1h加不同溫度的回火處理，制備的p91鋼高硬度焊縫試樣組織不僅滿足實(shí)際焊縫中心組織，而且硬度大于標(biāo)準(zhǔn)中推薦的現(xiàn)場焊縫硬度，滿足現(xiàn)場出現(xiàn)的高硬度焊縫的區(qū)間范圍,進(jìn)而為高硬度p91鋼焊縫提供試樣；
19、(2)提供了一種簡單的、快速的、針對(duì)特定情況下的，近似代替實(shí)際中出現(xiàn)的高硬度p91鋼焊縫的新型方法。
20、(3)cmt焊接堆焊后獲取的p91鋼焊縫試樣，進(jìn)行正火1060℃加不同溫度的回火處理，制備的p91鋼高硬度焊縫試樣硬度大于標(biāo)準(zhǔn)中推薦的現(xiàn)場焊縫硬度，滿足現(xiàn)場出現(xiàn)的高硬度焊縫的區(qū)間范圍。
21、(4)通過對(duì)cmt焊接堆焊后獲取的p91鋼焊縫試樣輔以正火1060℃加不同溫度的回火處理，制備的p91鋼高硬度焊縫試樣，其無需按照實(shí)際復(fù)雜的管道焊接流程進(jìn)行焊接和焊后熱處理，也克服了p91焊接接頭的不均勻性，消除了硬度梯度。
1.基于cmt法制備p91鋼異常硬度焊縫試樣的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于cmt法制備p91鋼異常硬度焊縫試樣的方法，其特征在于：所述cmt焊絲為er90s-b9焊絲。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于cmt法制備p91鋼異常硬度焊縫試樣的方法，其特征在于：er90s-b9焊絲的成分包括：c：0.10wt％；si：0.30wt％；mn：0.50wt％；cr：9.0wt％；mo：1.0wt％；ni：0.5wt％；p≤0.008wt％；s≤0.005wt％；nb：0.06wt％；v：0.2wt％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于cmt法制備p91鋼異常硬度焊縫試樣的方法，其特征在于：所述cmt進(jìn)行堆焊的過程中同時(shí)輸入99.95％以上純度純氬氣為保護(hù)氣體，保護(hù)氣體流量為15-20l/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于cmt法制備p91鋼異常硬度焊縫試樣的方法，其特征在于：所述cmt焊接時(shí)焊接電流為190-200a，電壓為14-16v，焊接速度為20-30cm/min，送絲速度為6-8m/min，層間溫度為200℃，焊絲干伸長4-6mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于cmt法制備p91鋼異常硬度焊縫試樣的方法，其特征在于：所述正火熱處理溫度為1060℃，保溫時(shí)間為1h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于cmt法制備p91鋼異常硬度焊縫試樣的方法，其特征在于：所述回火處理時(shí)保溫溫度低于760℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于cmt法制備p91鋼異常硬度焊縫試樣的方法，其特征在于：所述回火處理時(shí)保溫時(shí)間為2.5h，冷卻方式為空冷。