CN101949869B - 一种测定P92焊缝金属Ac1相变点的方法 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
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℃。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+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
y＝847.06-129.77aC-140aN-74.92(aNi+aMn)-6.17aCo+2.3aCr+13.02aMo+10.84aW+59aV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Ac1相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＝b0+b1xC+b2xN+b3(xNi+xMn)+b4xCo+b5xCr+b6xMo+b7xW+b8xV (1)
其中，y为焊缝金属的Ac1相变点，单位为℃；xC、xN、xNi、xMn、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；b0～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+xMn)-6.17xCo+2.3xCr+13.02xMo+10.84xW+59xV(2)
其中，y为焊缝金属的Ac1相变点的估计值，单位为℃；xC、xN、xNi、xMn、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；
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+aMn)-6.17aCo+2.3aCr+13.02aMo+10.84aW+59aV(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℃；xC、xN、xNi、xMn、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。
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OERLINKON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+aMn)-6.17aCo+2.3aCr+13.02aMo+10.84aW+59aV计算出P92焊缝金属的Ac1相变点y为789.04℃，其中，y为P92焊缝金属的Ac1相变点，单位为℃；xC、xN、xNi、xMn、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+aMn)-6.17aCo+2.3aCr+13.02aMo+10.84aW+59aV计算出P92焊缝金属的Ac1相变点y为789.41℃，其中，y为P92焊缝金属的Ac1相变点，单位为℃；xC、xN、xNi、xMn、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+aMn)-6.17aCo+2.3aCr+13.02aMo+10.84aW+59aV计算出P92焊缝金属的Ac1相变点y为789.09℃，其中，y为P92焊缝金属的Ac1相变点，单位为℃；xC、xN、xNi、xMn、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+aMn)-6.17aCo+2.3aCr+13.02aMo+10.84aW+59aV计算出P92焊缝金属的Ac1相变点y为789.19℃，其中，y为P92焊缝金属的Ac1相变点，单位为℃；xC、xN、xNi、xMn、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+aMn)-6.17aCo+2.3aCr+13.02aMo+10.84aW+59aV计算出P92焊缝金属的Ac1相变点y为802.86℃，其中，y为P92焊缝金属的Ac1相变点，单位为℃；xC、xN、xNi、xMn、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+aMn)-6.17aCo+2.3aCr+13.02aMo+10.84aW+59aV计算出P92焊缝金属的Ac1相变点y为777.46℃，其中，y为P92焊缝金属的Ac1相变点，单位为℃；xC、xN、xNi、xMn、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℃。
表1采用本发明方法与膨胀法所测定Ac1相变点的比较
Claims (1)
1.一种测定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。
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