一种测定P92焊缝金属Ac₁相变点的方法

专利名称：一种测定P92焊缝金属Ac₁相变点的方法
技术领域：
本发明涉及一种测定焊缝金属相变点的方法，尤其涉及一种测定P92焊缝金属相 变点的方法。
背景技术：
P92钢是广泛用于超超临界锅炉主蒸汽管、集箱等厚壁管道的一种新型马氏体耐 热钢。P92钢在焊接后必需进行焊后热处理，以消除焊接残余应力、改善焊接接头性能。焊后 热处理温度的选择要依据焊缝金属的Ac1相变点，Ac1相变点是指在加热时钢中铁素体向奥 氏体转变的相变点温度，一般要求热处理的最高温度应低于焊缝金属Ac1相变点至少15°C。 如果在进行焊后热处理时温度控制不当，超过焊缝金属的Ac1相变点，则焊缝金属中会生成 新的奥氏体，生成的奥氏体在随后的冷却过程中会转变成未回火的马氏体组织，导致焊缝 硬度增加、冲击韧性下降、高温持久强度降低，从而降低焊接接头的整体性能。目前P92焊材成分还没有统一的国际标准，不同厂家采取了不同的合金设计，即 使同一厂家的不同批号产品也存在一定成分波动，不同的成分导致了焊缝金属具有不同的 Ac1相变点，基于焊后热处理工艺的必须，所以需要经常性地、快速地确定焊缝金属Ac1相变 点。目前，测定焊缝金属Ac1相变点的方法有膨胀法、热分析法、硬度法等，这些方法除了具 有较高的测定成本外，还难以快速、大规模地测定焊缝金属的Ac1相变点。

发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提出了一种快速、适于大规模使用、低成本的测 定P92焊缝金属Ac1相变点的方法。本发明解决该技术问题所采用的技术方案是一种测定P92焊缝金属Ac1相变点的方法，包括以下步骤1)分析P92焊缝金属中碳、氮、镍、锰、钴、铬、钼、钨、钒九种元素的质量百分比，一 般焊材厂家会提供焊材焊缝金属的成分数据，也可以采用光度法、ICP-AES法、重量法、化学 滴定法、红外吸收法、热导法等手段定量地分析焊材焊缝金属的成分；2)将步骤1)中所得各元素的质量百分比带入如下公式y = 847. 06-129. 77ac_140aN-74. 92 (aNi+afc) _6· 17aCo+2. 3aCr+13. 02aMo+10. 84aw+59 av中计算P92焊缝金属的Ac1相变点y，其中，y为P92焊缝金属的Ac1相变点，单位为。C ； aC、aN、aNi、aMn、aCo、aCr、aMo、aW、aV 分别为P92焊缝金属中碳、氮、镍、锰、钴、铬、钼、钨、钒元素 的质量百分比。本发明方法所适用的P92焊缝金属，其碳、氮、镍、锰、钴、铬、钼、钨、钒九种元素的 质量百分比范围如下碳含量的范围为0. 06 0. 12%，氮含量的范围为0. 02 0. 08%，镍 含量的范围为0 1. 2%，锰含量的范围为0 1. 2%，铬含量的范围为8. 0 9. 5%，钼含 量的范围为0. 3 0. 6%，钨含量的范围为1. 4 2. 0%，钴含量的范围为0 2. 0%。本发明步骤2)中计算P92焊缝金属Ac1相变点的公式
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y = 847. 06-129. 77ac_140aN-74. 92 (aNi+afc) _6· 17aCo+2. 3aCr+13. 02aMo+10. 84aw+59 av是建立在合金热力学理论上、利用Thermo-Calc热力学计算软件计算得到不同成分焊缝 金属的Ac1相变点、再运用多元线性回归法对不同成分的焊缝金属与其对应的AcjH变点的 关系进行分析而得到，该公式的具体推导过程如下1)根据P92焊缝金属化学成分和各主要合金元素可能的变化范围，改变P92焊缝 金属中碳、氮、镍、锰、钴、铬、钼、钨、钒九种主要元素含量得到100多种不同成分组合的焊 缝金属，应用Thermo-Calc软件计算得到每种成分的焊缝金属的相图，通过分析相图中奥 氏体和铁素体的含量，得到100多种不同合金成分焊缝金属对应的Ac1相变点，并得到碳、 氮、镍、锰、钴、铬、钼、钨、钒九种合金元素含量变化对P92焊缝金属Ac1相变点的影响；2)对不同合金成分的焊缝金属与其对应的Ac1相变点建立如下回归模型y = bo+biXc+b^N+bg (xNi+XMn) +b4xCo+b5xCr+b6xMo+b7xff+b8xv (1)其中，y为焊缝金属的Ac1相变点，单位为。C ；Xc, xN, Xm^Xtfa, χ
Co、xCr、xMo、xW、xV 分力|J
为P92焊缝金属中碳、氮、镍、锰、钴、铬、钼、钨、钒元素的质量百分比^ b8为回归系数；运用多元线性回归分析方法分析100多组不同合金成分的焊缝金属与其对应的 Ac1相变点的关系，得到如下公式y = 831. 16-129. 77xc-140xN_74. 92 (xNi+xfc) "6. 17xCo+2. 3xCr+13. 02xMo+10. 84xw+59
Xv (2)其中，y为焊缝金属的Ac1相变点的估计值，单位为。C ；Xc, xN、xNi、xCo、xCr, xM。、 xff> Xv分别为P92焊缝金属中碳、氮、镍、锰、钴、铬、钼、钨、钒元素的质量百分比；3)根据国内外资料提供的不同合金成分的P92焊缝金属Ac1相变点的实测数据， 对公式(2)中的常数项进行修正，即得到步骤2)中计算P92焊缝金属Ac1相变点的公式
y = 847. 06-129. 77ac_140aN-74. 92 (aNi+afc) _6· 17aCo+2. 3aCr+13. 02aMo+10. 84aw+59 av(3)其中y为修正以后的焊缝金属的Ac1相变点的估计值，单位为。C ；x。xN、xNi、xto、 Xco、Xcr、xM。、xw、Xv分别为P92焊缝金属中碳、氮、镍、锰、钴、铬、钼、钨、钒元素的质量百分比。与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果本发明解决了传统方法测定焊缝金属Ac1相变点时费时、不适于大规模测定和高 成本等问题，具有快速、适于大规模测定和低成本的优点。具体实施方法为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步说明本发明的优点。实施例1 一种测定P92焊缝金属Ac1相变点的方法，包括以下步骤1)分析牌号为0ERLINK0N的市售P92焊条焊缝金属中碳、氮、镍、锰、钴、铬、钼、 钨、钒等九种元素的质量百分比，上述焊缝金属成分数据由厂家提供，其中，碳的质量百分 比为0. 10%，氮的质量百分比为0. 049%，镍的质量百分比为0. 06%，锰的质量百分比为 1. 05%，钴的质量百分比为2. 0%，铬的质量百分比为9. 1%，钼的质量百分比为0. 51%，钨 的质量百分比为1. 71%，钒的质量百分比为0. 19% ；2)将步骤1)中所得各元素的质量百分比带入如下公式 y = 847. 06-129. 77ac_140aN-74. 92 (aNi+afc) _6· 17aCo+2. 3aCr+13. 02aMo+10. 84aw+59
4av计算出P92焊缝金属的Ac1相变点y为789. 04°C，其中，y为P92焊缝金属的Ac1相变点， 单位为°C ；xc、xN、xNi、、xCo、xCr、xMo、xw、xv分别为P92焊缝金属中碳、氮、镍、锰、钴、铬、钼、 钨、钒元素的质量百分比。实施例2 一种测定P92焊缝金属Ac1相变点的方法，包括以下步骤1)分析牌号为CHH727-3的市售P92焊条焊缝金属中碳、氮、镍、锰、钴、铬、钼、 钨、钒等九种元素的质量百分比，上述焊缝金属成分数据由厂家提供，其中，碳的质量百 分比为0. 076%，氮的质量百分比为0. 031%，镍的质量百分比为0. 679%，锰的质量百分 比为0. 57%，钴的质量百分比为0. 955%，铬的质量百分比为9. 37%，钼的质量百分比为 0. 402%，钨的质量百分比为1. 69%，钒的质量百分比为0. 185% ；2)将步骤1)中所得各元素的质量百分比带入如下公式y = 847. 06-129. 77ac_140aN-74. 92 (aNi+afc) _6· 17aCo+2. 3aCr+13. 02aMo+10. 84aw+59 av计算出P92焊缝金属的Ac1相变点y为789. 41°C，其中，y为P92焊缝金属的Ac1相变点， 单位为°C ；xc、xN、xNi、、xCo、xCr、xMo、xw、xv分别为P92焊缝金属中碳、氮、镍、锰、钴、铬、钼、 钨、钒元素的质量百分比。实施例3 一种测定P92焊缝金属Ac1相变点的方法，包括以下步骤1)分析牌号为MTS616的市售P92焊条焊缝金属中碳、氮、镍、锰、钴、铬、钼、钨、 钒等九种元素的质量百分比，上述焊缝金属成分数据由厂家提供，其中，碳的质量百分比 为0. 10%，氮的质量百分比为0. 048%，镍的质量百分比为0. 60%，锰的质量百分比为 0. 60%，铬的质量百分比为8. 49%，钼的质量百分比为0. 48%，钨的质量百分比为1. 46%， 钒的质量百分比为0.17% ；2)将步骤1)中所得各元素的质量百分比带入如下公式 y = 847. 06-129. 77ac_140aN-74. 92 (aNi+afc) _6· 17aCo+2. 3aCr+13. 02aMo+10. 84aw+59 av计算出P92焊缝金属的Ac1相变点y为789. 09°C，其中，y为P92焊缝金属的Ac1相变点， 单位为°C ；xc、xN、xNi、、xCo、xCr、xMo、xw、xv分别为P92焊缝金属中碳、氮、镍、锰、钴、铬、钼、 钨、钒元素的质量百分比。实施例4 一种测定P92焊缝金属Ac1相变点的方法，包括以下步骤1)分析牌号为KJ92-1的市售P92焊条焊缝金属中碳、氮、镍、锰、钴、铬、钼、钨、 钒等九种元素的质量百分比，上述焊缝金属成分数据由厂家提供，其中，碳的质量百分比 为0. 76%，氮的质量百分比为0. 063%，镍的质量百分比为0. 62%，锰的质量百分比为 0. 66%，铬的质量百分比为8. 65%，钼的质量百分比为0. 49%，钨的质量百分比为1. 67%, 钒的质量百分比为0. 17% ；2)将步骤1)中所得各元素的质量百分比带入如下公式y = 847. 06-129. 77ac_140aN-74. 92 (aNi+afc) _6· 17aCo+2. 3aCr+13. 02aMo+10. 84aw+59 av计算出P92焊缝金属的Ac1相变点y为789. 19°C，其中，y为P92焊缝金属的Ac1相变点， 单位为°C ；xc、xN、xNi、、xCo、xCr、xMo、xw、xv分别为P92焊缝金属中碳、氮、镍、锰、钴、铬、钼、 钨、钒元素的质量百分比。
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实施例5 一种测定P92焊缝金属Ac1相变点的方法，包括以下步骤1)分析牌号为KJ92-2的市售P92焊条焊缝金属中碳、氮、镍、锰、钴、铬、钼、钨、 钒等九种元素的质量百分比，上述焊缝金属成分数据由厂家提供，其中，碳的质量百分比 为0. 77%，氮的质量百分比为0. 060%，镍的质量百分比为0. 55%，锰的质量百分比为 0. 54%，铬的质量百分比为8. 39%，钼的质量百分比为0. 56%，钨的质量百分比为1. 72%, 钒的质量百分比为0. 18% ；2)将步骤1)中所得各元素的质量百分比带入如下公式 y = 847. 06-129. 77ac_140aN-74. 92 (aNi+afc) _6· 17aCo+2. 3aCr+13. 02aMo+10. 84aw+59 av计算出P92焊缝金属的Ac1相变点y为802. 86°C，其中，y为P92焊缝金属的Ac1相变点， 单位为°C ；xc、xN、xNi、、xCo、xCr、xMo、xw、xv分别为P92焊缝金属中碳、氮、镍、锰、钴、铬、钼、 钨、钒元素的质量百分比。实施例6 一种测定P92焊缝金属Ac1相变点的方法，包括以下步骤1)分析自制焊条焊缝金属中碳、氮、镍、锰、钴、铬、钼、钨、钒等九种元素的质量 百分比，其中，碳的质量百分比为0. 11%，氮的质量百分比为0. 050%，镍的质量百分比为 0. 60%，锰的质量百分比为0. 78%，铬的质量百分比为9. 0%，钼的质量百分比为0. 53%， 钨的质量百分比为1. 5%，钒的质量百分比为0. 19% ；2)将步骤1)中所得各元素的质量百分比带入如下公式y = 847. 06-129. 77ac_140aN-74. 92 (aNi+afc) _6· 17aCo+2. 3aCr+13. 02aMo+10. 84aw+59 av计算出P92焊缝金属的Ac1相变点y为777. 46°C，其中，y为P92焊缝金属的Ac1相变点， 单位为°C ；xc、xN、xNi、、xCo、xCr、xMo、xw、xv分别为P92焊缝金属中碳、氮、镍、锰、钴、铬、钼、 钨、钒元素的质量百分比。采用膨胀法测定实施例1 6中所述P92焊条焊缝金属的Ac1相变点，将实施例 1 6中所测Ac1相变点和膨胀法所测Ac1相变点数值列于表1，结果表明，采用本发明方法 和膨胀法所测定的Ac1相变点较为一致，误差绝对值小于6°C。表1采用本发明方法与膨胀法所测定Ac1相变点的比较
P92焊条牌号本发明方法 (单位°C)膨胀法 (单位°C)误差d (单位°C)OERLINKON-3789.04791-1.96CHH727-2789.417854.41MTS616789.097863.09KJ92-1789.19792-2.81KJ92-2802.867975.86自制焊条777.46783-5.53
权利要求
一种测定P92焊缝金属Ac1相变点的方法，其特征是，包括以下步骤1)分析P92焊缝金属中碳、氮、镍、锰、钴、铬、钼、钨、钒九种元素的质量百分比；2)将步骤1)中所得各元素的质量百分比带入如下公式y＝847.06 129.77aC 140aN 74.92(aNi+aMn) 6.17aCo+2.3aCr+13.02aMo+10.84aW+59aV中计算P92焊缝金属的Ac1相变点y，其中，y为P92焊缝金属的Ac1相变点，单位为℃；aC、aN、aNi、aMn、aCo、aCr、aMo、aW、aV分别为P92焊缝金属中碳、氮、镍、锰、钴、铬、钼、钨、钒元素的质量百分比。
全文摘要
本发明公开了一种测定P92焊缝金属Ac1相变点的方法，包括以下步骤1)分析P92焊缝金属中碳、氮、镍、锰、钴、铬、钼、钨、钒九种元素的质量百分比；2)将步骤1)中所得各元素的质量百分比带入如下公式y＝847.06-129.77aC-140aN-74.92(aNi+aMn)-6.17aCo+2.3aCr+13.02aMo+10.84aW+59aV中计算P92焊缝金属的Ac1相变点y，其中，y为P92焊缝金属的Ac1相变点，单位为℃；aC、aN、aNi、aMn、aCo、aCr、aMo、aW、aV分别为P92焊缝金属中碳、氮、镍、锰、钴、铬、钼、钨、钒元素的质量百分比。本发明解决了传统方法测定焊缝金属Ac1相变点时费时、不适于大规模测定和高成本等问题，具有快速、适于大规模测定和低成本的优点。
文档编号G01N25/02GK101949869SQ20101051042
公开日2011年1月19日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者刘毛萍, 牛志梅, 王学, 郑江鹏 申请人:武汉大学