条件 试样

号 应力水平

/MPa 断裂时间

/min

不预热 1 303.8 9 9

2 186 8 237

3 176.4 8.3 1440未断

预热150℃ 4 421.4 8.1 1260

5 354.8 120未断

预热200℃ 6 465.2 8.6 1440未断

7 482.7 8.1 438

8 539 7.9 313

预热250℃ 9 539 8.2 1440未断

10 600 8.0 1440未断

由上述试验结果知，在不预热条件下，T91钢焊接接头的临界应力为176.4 MPa；预热150℃时，临界应力为354.8 MPa，为T91钢常温屈服极限415 MPa的85.4%；预热200℃以上时，临界应力大于460 MPa，超过了T91钢常温屈服极限。由此，为避免T91钢焊接时产生冷裂纹，预热温度必须不低于200℃，德国规定预热温度为180～250℃，美国CE公司规定预热温度为120～205℃。

4.2 层间温度的选择

层间温度不得低于预热温度下限，但如同预热温度的选取一样，层间温度也不能过高。T91焊接时层间温度一般控制在200～300℃。法国规定：层间温度不超过300℃。美国规定：层间温度可位于170～230℃之间。

4.3 焊后热处理起始温度的选择

T91要求焊后冷却到低于Ms点以下并保持一定时间再进行回火处理，焊后冷却速度为80～100℃/h。如果未经保温，接头的奥氏体组织可能没有完全转变，回火加热会促使碳化物沿奥氏体晶界沉淀，这样的组织很脆。但是T91焊后也不允许冷却到室温再进行回火，因为其焊接接头冷却到室温时就有产生冷裂纹的危险。对于T91来说，最佳起始温度为100～150℃，并保温1h，可基本确保组织转变完毕。

4.4 回火温度、恒温时间、回火冷却速度的选择

T91钢冷裂倾向较大，在一定条件下，容易产生延迟裂纹，故焊接接头必须在焊后24 h内进行回火处理。T91焊后状态的组织为板条状马氏体，经过回火可变为回火马氏体，其性能较板条状马氏体优越。回火温度偏低时，回火效果不明显，焊缝金属容易时效而脆化；回火温度过高(超过AC1线)，接头又可能再次奥氏体化，并在随后的冷却过程中重新淬硬。同时，如本文在前面所述，回火温度的确定还要考虑接头软化层的影响。一般而言，T91回火温度为730～780℃。

T91焊后回火恒温时间不少于1 h，才能保证其组织完全转变为回火马氏体。

为了降低T91钢焊接接头的残余应力，必须控制其冷却速度小于5 ℃/min。T91钢的焊接工艺可用图3表示。

①预热200～250 ℃；②焊接，层间温度200～300 ℃；③焊后冷却，速度为 80～100 ℃/h；④100～150 ℃保温1 h；⑤730～780 ℃回火1 h；⑥以不大于5 ℃/min速度冷却

5 T91钢在广东省内火电厂应用实例

广东省电力局第一焊接培训中心曾作过Φ42 mm×5mm的T91小径管对接的焊接工艺评定。采取的预热温度为200℃，焊后冷却到150℃，保温1h后进行回火，回火温度为750～780℃，保温1h，升降温速度均小于5℃/min。焊后对试样进行外观检查、断口检查、无损检测、拉伸和弯曲试验，结果均合格，这也说明上述焊接工艺是行之有效的。

上述焊接工艺已成功应用在沙角A厂、梅州市梅县区电厂高温再热器外圈。T91钢在这些电厂应用后，由于超温等造成的事故频率大大降低。