[发明专利]一种加快9Cr耐热钢焊缝高温组织稳定化的工艺

说明书

本发明公开了一种加快9Cr耐热钢焊缝高温组织稳定化的工艺方法，属于金属材料热处理技术领域。对于需要在长期高温条件下服役的9Cr耐热钢焊缝，采用焊后热处理工艺将焊态9Cr耐热钢焊缝加热到720‑780℃，保温1‑4小时，随炉冷却至200℃以下后出炉空冷至室温，再进行后续高温长期时效处理。该工艺可在时效处理前使9Cr耐热钢焊缝组织达到稳定化状态，在后续长期高温服役条件下，其性能变化较小，保证了部件整体结构稳定性和安全性，避免焊态条件下直接使用造成焊缝在长期高温条件下组织变化引起性能明显恶化，破坏整体结构稳定性而增加事故发生的可能性。

技术领域

本发明涉及材料热处理技术领域，具体涉及一种加快9Cr耐热钢焊缝高温组织稳定化的工艺。

背景技术

新材料的开发是制约先进核能发展的主要瓶颈之一，决定着核能系统的可行性、安全性和经济性，9Cr耐热钢因其具有优良的力学性能、较好的低活化性、较低的热膨胀率而成为广泛应用的核电部件用结构材料。

作为核电用结构材料，9Cr耐热钢在高温条件下长期服役时，其组织发生老化的同时其力学性能也将发生明显的退化。而微观组织在蠕变过程中的演化，决定了力学性能的退化。9Cr耐热钢在长期高温服役过程中的退化机制，主要包括位错亚结构的变化和析出相的变化，长期服役后位错密度显著下降，大量位错相互抵消，或被晶界和亚晶界吸收，或相互纠结成位错墙转化为亚晶界，促使板条马氏体破碎和再结晶，与此同时，亚晶发生粗化，由初始的板条状逐渐变成等轴状结构。此外，析出相对9Cr耐热钢的高温持久强度具有非常重要的作用，随着时间的延长，钢中有些析出相发生粗化，有些析出相发生溶解，并转化为其他热力学较为稳定的粗大析出相，甚至消耗基体中的固溶强化元素而析出新的析出相。材料的这些组织和性能的变化会破坏部件整体结构稳定性而增加事故发生的可能性。9Cr耐热钢焊缝同样存在这些问题，需要在使用前使9Cr耐热钢焊缝组织达到稳定化状态，保证其在后续长期高温服役条件下性能变化较小，保证部件整体结构稳定性。

发明内容

为了避免9Cr耐热钢焊缝在焊态条件下直接使用造成焊缝在长期高温条件下组织变化引起性能明显恶化，破坏整体结构稳定性而增加事故发生的可能性等问题，本发明的目的在于提供一种加快9Cr耐热钢焊缝高温组织稳定化的工艺，该工艺可在时效处理前使9Cr耐热钢焊缝组织达到稳定化状态，在后续长期高温服役条件下，其性能变化较小，保证了部件整体结构稳定性和安全性。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种加快9Cr耐热钢焊缝高温组织稳定化的工艺，该工艺是对需要在长期高温条件下服役的9Cr耐热钢焊缝进行热处理。热处理过程为：焊后使用热处理炉将焊态9Cr耐热钢焊缝加热到720-780℃，保温1-4小时。

热处理过程中，9Cr耐热钢焊缝采用随炉加热方式，加热速率大于等于1℃/min。保温结束后，随炉冷却至200℃以下后出炉空冷至室温。从而使9Cr耐热钢焊缝组织达到稳定化状态，在后续长期高温服役条件下，其性能变化较小。

经热处理后的9Cr耐热钢焊缝的力学性能为：550℃、3000h时效后的抗拉强度≥600MPa，屈服强度≥500MPa，延伸率≥17％。

本发明具有以下优点：

1、本发明从控制9Cr耐热钢焊缝高温组织稳定化工艺出发，使9Cr耐热钢焊缝组织在高温服役前达到稳定化状态，因此在后续长期高温服役条件下，其性能变化较小，保证了部件整体结构稳定性及长期使用的安全性。

2、本发明所有采用的热处理工艺参数均可以实现工业应用。

附图说明

图1为本发明9Cr耐热钢焊缝高温组织稳定化工艺示意图。

图2为焊态焊缝组织。

图3为稳定化处理后焊缝组织。

图4为稳定化处理后长期时效态焊缝组织。