火电厂异种钢焊接接头早期失效研究现状

0　前言

近几十年来，随着对火电机组高效率的不断追求，机组经历了从超高压(13～15 MPa, t≤540 ℃)、亚临界(16～19 MPa, t≤540 ℃)、超临界(24～26 MPa, t≤566 ℃)到超超临界(24～31 MPa, t≥580 ℃)的发展历程。高参数机组快速发展的基础是锅炉各部件材料的开发，为保证高温高压下部件的可靠性和减少构件的壁厚，必须配套研发相应级别的材料。

火电机组用钢主要分为铁素体钢(包括珠光体、贝氏体和马氏体及其双相钢)和奥氏体钢两大类。在铁素体耐热钢方面，由于低合金铁素体耐热钢的应用受到抗高温氧化性能的限制，世界各国从上世纪60年代开始了对新型铁素体耐热钢的试验研究，目前已形成用于566 ℃以下的CrMoV钢，566 ℃的2.25%Cr钢，600 ℃等级的9～12%Cr钢等材料系列；而对奥氏体耐热钢的改进，主要是在传统不锈钢TP304,TP347等基础上，通过提高Cr含量，添加合金元素、细化晶粒和表面处理等方法，研制出了TP347HFG,Super304H,HR3C,NF709等材料，其使用温度高达650～700 ℃[1]。

为保证机组安全运行，锅炉对流管束高温段主要选用奥氏体耐热钢，但是这些钢种价格较高，所以从经济角度考虑，一般壁温超过580 ℃的锅炉受热面管使用奥氏体耐热钢，而580 ℃以下部件采用铁素体耐热钢。因此，在电站锅炉的过热器和再热器结构中，不可避免地出现了大量的异种钢接头。

通常，异种钢焊接接头主要指的是由铁素体钢和奥氏体不锈钢焊接的接头，如常见的12Cr1MoV/TP347H,G102/TP347H,10CrMo910/TP347H,T91/Super304H,T92/Super304H，T91/HR3C等。铁素体/奥氏体异种钢接头一般采用奥氏体或镍基合金作为焊接填充材料，国内电力行业标准DL/T 752—2010 《火力发电厂异种钢焊接技术规程》对异种钢焊材的选择也做了规定，当设计温度不超过425 ℃时，可采用Cr,Ni含量较奥氏体型母材高的奥氏体焊材，而当设计温度高于425 ℃时，应采用镍基焊材[2]。运行实践表明，异种钢管接头容易发生早期失效，导致电站的非计划停机，造成巨大的经济损失。

1　国内外异种钢接头早期失效情况

1.1　国外失效情况统计

国外电站锅炉中异种钢焊接接头是从上世纪30年代开始使用的，进入50年代锅炉过热器和再热器中的铁素体/奥氏体异种钢接头陆续发生失效，引起了人们的广泛重视。美国田纳西流域管理局(TVA)的30台锅炉，在1970～1983年的十多年中发生了250次因异种钢接头早期失效而非计划停机的事件。加拿大安大略省电力公司(Ontario Hydro)对31 000个异种钢接头的总结发现，这种接头大概运行50 000 h，350次启停后，就有480个(占1.55%)接头发生失效。英国中央电业管理局(CEGB)统计了十多万个铁素体/奥氏体的异种钢接头，其中103 554个接头是镍基填充金属的，9 474个接头用的是奥氏体填充金属。结果表明，用奥氏体填充金属的接头早期失效的概率比镍基的高，而且失效的时间早。前者在运行1万小时失效的概率达到≥1%，而镍基填充金属的接头在运行10万小时后失效概率才达到≥1%的水平[3]。

1.2　国内失效案例

国内电站锅炉采用铁素体/奥氏体异种钢接头的历史比较短，二十世级80年代开始，国产或引进的发电装备中出现了大量的奥氏体不锈钢和铁素体耐热钢的异种钢接头，如典型的G102/TP347H接头。1995年原电力工业部正式推荐使用T91/P91钢，于是在200 MW和300 MW机组上出现了T91/12Cr1MoV,T91/TP347等异种钢接头。之后，在高参数机组上又出现了T91/ HR3C,T91/Super304H等接头。进入21世纪以来，国内也陆续有异种钢接头早期失效事故发生，并引起人们对接头性能的广泛关注[4-7]，大量案例表明铁素体/奥氏体异种钢接头运行至3万小时会出现早期开裂[8]，异种钢接头早期失效已成为国内厂正常运行的重大安全隐患。

1.3　异种钢接头早期失效类型

铁素体/奥氏体异种钢焊接接头常见的失效形式有三种。

采用SPSS 19.0软件对数据进行分析处理，计量资料以（均数±标准差）表示，两个样本均数比较采用t检验，多于两组样本均数的比较，采用方差分析（ANOVA）；计数资料以（n，%）表示，采用χ2检验，以P＜0.05表示差异具有统计学意义。

第一种失效型式是沿低合金侧熔合线开裂。如某电厂4号炉末过T91与TP347H异种钢镍基焊缝，沿T91侧熔合线出现开裂，锅炉自投入运行以来累计运行约 6.9万小时，启停51次。开裂形貌如图1所示，裂纹在外壁基本沿T91侧熔合线，长度约80 mm，宽约1 mm。已经裂透。断裂起源于外壁熔合线，沿熔合线扩展，焊缝根部较宽，约为6 mm，管径无明显胀粗，断口无明显减薄。

图1　某电厂T91/TP347H异种钢焊缝开裂实例

第二种失效型式是低合金侧熔合线处产生氧化缺口。如某电厂1号炉末再材质为12Cr1MoVG/TP347H的异种钢焊接接头，焊缝为镍基金属，在检修的过程中曾多次发现焊接接头处存在氧化缺口现象，氧化缺口大多位于低合金侧熔合线处。图2为机组累计运行7.9万小时发现的氧化缺口，缺口深度约300 μm，缺口起源于管外壁低合金侧熔合线，之后偏离熔合线向母材扩展，在裂纹尖端存在沿晶扩展的小裂纹。而且，大量取样发现接头低合金侧熔合线处内外壁均存在氧化缺口，总体而言外壁的缺口深度要大于内壁。

图2　某电厂12Cr1MoVG/TP347H异种钢焊接接头

第三种失效型式是裂纹发生在低合金侧熔合线附近的母材上。如某电厂高温再热器管屏出口段T91/HR3C接头水压试验时发生泄漏，经检查发现，裂纹位于T91侧，沿周向分布，贯穿了整个壁厚，如图3所示[9]。外壁裂纹起始于熔合线附近(距熔合线1 mm左右)，裂纹在厚度方向几乎垂直于管子轴向。显微组织分析发现，启裂部位的晶粒粗大，主裂纹内有氧化物，分支裂纹存在明显的沿晶扩展特征。

对比可见，以上三种开裂型式有共性也有异性。相同点是都发生在异种钢接头的低合金侧。不同之处有两点：①裂纹起源位置。前两种失效型式裂纹起源于熔合线，而第三种型式起源于母材；②裂纹走向。第一种型式是沿着熔合线扩展，第二种型式是由熔合线向母材扩展，第三种是从母材的外壁向内壁几乎垂直扩展。

图3　某电厂T91/HR3C异种钢接头开裂

2　异种钢接头的特性

异种钢接头首先是一个化学成分和组织的不均匀体，铁素体/奥氏体接头是低Cr与高Cr,Ni两种差异较大成分的结合。如T91/TP347H异种钢接头中，T91含有8%～9.5%的铬和小于0.4%的镍，而TP347H的铬镍含量分别为17%～20%和9%～13%。其次，异种金属的物理性能也存在差异。因此，异种钢接头要比同种钢接头复杂得多，其自身的一些特性和缺陷，包括焊缝金属合金元素的稀释、碳迁移产生脱碳层、蠕变强度不匹配、膨胀系数差别大以及接头存在残余应力等，是接头早期失效的“先天”因素。

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2.1　焊缝金属合金元素的稀释

从接头成分来讲，异种钢接头焊缝是由两种化学成分不同的母材和填充金属熔合而成，而低合金母材的熔入对焊缝金属中合金元素的含量具有稀释作用，使得焊缝金属中奥氏体形成元素含量减少。当焊缝金属被稀释较多时，容易出现马氏体组织，从而恶化了接头质量，严重时甚至出现裂纹。在焊接材料确定之后，焊缝金属的成分取决于母材的熔化量，即熔合比，许多研究表明，考虑到稀释效应，选用较高Cr,Ni含量奥氏体钢作填充金属，并通过选取合适的接头形式和焊接参数来控制熔合比，可以得到比较理想的焊缝组织结构[10-11]。

2.2　碳迁移在低合金钢侧热影响区产生脱碳层

碳迁移是异种钢接头运行中出现的一个重要现象。从理论上分析，当含铬量不等的异种钢接头，在焊后热处理或长时间高温运行时，碳原子的扩散能力要比其他元素大1×104～1×105倍。在碳原子扩散过程中，当碰上铬、钒等强碳化物形成元素时，就形成了铬、钒的碳化物，结果在接头的高铬或高钒区(或称富Cr(V)区)形成了一个碳化物层，而在其低铬或低钒区(或称贫Cr(V)区)出现了脱碳层，这种碳由贫区向富区扩散的过程就构成了“碳迁移”。

上世纪六、七十年代，国内外学者就发现异种钢接头的“碳迁移”现象是在焊缝热处理过程中形成的，其表现程度随热处理加热温度的高低而异[12-13]。而且由于“碳迁移”的出现，致使接头热影响区出现软化带，使接头强度降低。因此碳迁移被认为是影响接头高温使用寿命的主要原因之一。

后来的研究对碳迁移又有了新的认识，发现碳迁移确实在焊缝的一侧产生了增碳区，而脱碳区会在长期的运行中由远离热影响区的碳不断地扩散补充过来[14]。

对于脱碳层的性能，近些年也有学者进行了更深入的研究。如李克俭等人[15]对碳迁移引起的9Cr和2.25Cr异种钢焊接接头高温韧性的变化进行了分析。通过对接头HAZ的高温准静态断裂韧度测试，发现位于焊缝的贫碳区裂纹容易扩展，并结合有限元计算发现，在贫碳区中有塑性应变集中现象，导致其损伤加剧，成为裂纹扩展过程中的较弱环节。

2011年6月，玉树州开始恢复重建，白玛文洲毅然接受组织委派，在3年灾后重建工作中不怕艰辛、坚守岗位，充分发扬“5+2、白加黑、特别能吃苦、特别能奉献”的玉树重建精神，白天走帐入户宣讲政策，晚上加班熬夜统计分析数据，全身心地投入恢复重建工作，圆满完成任务，交上了一份满意的答卷。

关于碳迁移对高温蠕变性能的影响，Lundin[16]很早就指出蠕变开裂发生在靠近熔合线的脱碳层。后来Albert和Sudha等人[17-19]的研究显示脱碳区表现出较低的拉伸和蠕变强度，增碳区表现出较大的强度和硬度。但是脱碳区和增碳区的性能研究尚没有明确的结论。

在抑制碳迁移的措施方面，人们发现镍是一种能降低碳化物稳定性的元素，并削弱碳化物形成元素对碳的亲和能力，国外学者很早就提出了镍基材料的使用，高镍焊材可以减少碳迁移的程度[20-21], 但是镍基焊材并不能完全抑制碳迁移的发生[22]。

2.3　蠕变强度的不匹配

二十世纪80年代，国内学者丛欣滋等人[23-24]在总结国外研究的基础上，在异种钢接头蠕变强度方面进行了大量的试验分析，提出材料之间的蠕变强度不匹配是异种钢接头早期失效的主要原因，由于蠕变强度不匹配使得铁素体钢侧的焊缝界面成为接头的薄弱部位，认为“碳迁移”在焊缝界面产生增脱碳带的结果加剧了这种不匹配程度。于是，提出增加一段蠕变强度介于铁素体钢和奥氏体钢之间的过渡段，可以使异种钢接头的蠕变断裂强度达到铁素体同种钢接头的水平，但是此方法毕竟增加了焊缝数，使得不安全因素增加。

本研究结果显示，肝癌患者TACE术后复发与肿瘤大小、肿瘤数量、HBsAg、BCLC分期、血管侵犯和术前PVT1表达量有关。Cox回归模型分析结果显示，肝癌患者TACE术后复发的独立危险因素有肿瘤大小、肿瘤数量、BCLC分期、血管侵犯和术前PVT1表达量。同时，影响肝癌患者TACE术后复发的危险因素中术前PVT1表达量RR值最高，这提示PVT1表达水平是影响肝癌TACE术后复发的重要因素。

上世纪90年代末，史春元等人[25]利用有限元计算和蠕变断裂试验方法，分析了铬-钼-钒系列异种钢接头的蠕变应变分布特性。发现应力三轴度随着界面两侧材质蠕变强度差别的增大而增大，并在紧邻界面的低强度材料侧出现最大值，而该点恰与接头的蠕变断裂位置相对应，于是提出了紧邻界面低强度母材侧的应力三轴度是控制异种钢接头沿焊缝界面发生蠕变脆性断裂的主要力学参量的观点。

近些年来，在异种钢接头蠕变损伤行为及其与接头微观组织之间的联系方面也有了更深入的分析。Cao等人[26]通过对T92/HR3C异种钢接头在625℃下、110～180 MPa应力范围内的蠕变试验研究发现接头蠕变断裂的机理依赖于所施加的应力水平。在较高应力下，穿晶开裂发生于T92母材上；在较低应力下，沿晶开裂发生在T92热影响区的粗晶区。刘立营等人[27]的研究也有相似的结论，对TP304H/12Cr1MoV异种钢接头的研究表明，随着持久试验力的降低，试样的断裂塑性下降，断裂部位由12Cr1MoV侧母材逐渐转移至热影响区、熔合线。另外，接头经高温长期试验，12Cr1MoV侧熔合线附近会析出链状Ⅰ型碳化物，接头的低塑性开裂在该Ⅰ型碳化物处形核，进而通过蠕变孔洞的长大和连接的方式导致异种钢接头的早期脆性失效。国外学者Falat等人[28]对镍基焊接的T91/TP316H接头进行了蠕变试验，发现蠕变断裂发生在T91侧的临界HAZ区，并且认为蠕变断裂机理是在晶界处由于微穴聚结而发生的晶间凹坑撕裂。

2.4　膨胀系数差异大

奥氏体钢的线膨胀系数约比铁素体钢大30%～40%，导致接头在承受热循环影响时会在熔合界面处产生较高的热应力。镍基焊材的线膨胀系数介于二者之间，选择镍基合金作为填充材料，可以一定程度上减少因膨胀引起的热应力。早在上世纪70年代，国外学者King等人[29]为解决线膨胀系数不匹配的问题，提出在奥氏体钢与铁素体钢之间加入一段热膨胀系数介于两者之间的800合金，在800合金/奥氏体钢之间用奥氏体焊条焊接，在800合金/铁素体钢之间用镍基合金焊接，形成一个热膨胀系数逐级变化的过渡接头。但是铁素体与镍基合金之间界面处依然是薄弱环节，因为蠕变强度不匹配的问题没有解决[24]。

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2.5　接头存在残余应力

由于异种钢接头两种母材在性能上的差异，焊接后接头中的残余应力比相同条件下同种钢残余应力要大，且经焊后热处理难以消除[30-31]。关于焊缝处的残余应力，国外学者曾对熔和区的应力分布进行过分析，虽然观点有所差异。Faber 和Iring等人[32-33]认为焊缝和熔合区附近的金属受拉应力作用，热影响区中稍远离焊接边界部分受压应力，更远处又为拉应力。Sarafianos[34]利用奥氏体焊缝与珠光体母材在焊接边界上因晶格常数的差异造成失配来计算应力，结论认为奥氏体焊缝中为压应力，珠光体母材受拉应力，并用切片法进行了X射线应力分布测定。国内学者曹晟等人[35]对G102/TP347H异种钢接头的残余应力进行了测试，发现不论接头的坡口形式和热处理状态如何，接头外表面轴向残余应力在G102侧为拉应力，在TP347H侧为压应力。之后，潘春旭[36]在总结国内外异种钢焊接性研究成果时指出，对异种钢焊接接头中的应力/应变状态的研究依旧处于定性分析阶段，这对接头的失效分析，特别是接头的寿命预测带来困难。

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教师的教育信念是教师专业发展的重要内容，是教师专业结构的有机组成部分，在教师专业结构中位于较高层次，统领着教师专业结构中的其他方面[1]。

2.6　低合金钢侧容易产生氧化缺口

由于碳迁移以及碳化物的析出使得低合金侧熔合线附近贫铬，降低了其抗氧化性，高温运行中该部位表面会优先氧化。同时，低合金钢侧往往蠕变强度较低，蠕变滑移会破坏氧化膜的连续性，使氧离子及其它腐蚀介质向内部扩散，逐渐形成了氧化缺口。早期，杨厚君等人[37]发现氧化缺口在运行后的异种钢接头中很普遍，但通常并不扩展，认为大量的异种钢接头失效并没有表现出因氧化缺口而导致的特征。后来，赵彦芬等人[38]认为氧化后形成的氧化物在焊缝界面和晶界形成“楔子效应”，使界面内应力增大，蠕变加速，蠕变孔洞的形成又促使氧化向内部扩展，并在氧化缺口根部产生应力集中。同时，由于熔合线两侧强度的差异使得接头变形集中在低合金钢的熔合线区域，这进一步加大了缺口根部的应力集中，并最终导致裂纹沿熔合线扩展。

3　影响异种钢接头早期失效的服役状况

除了自身的组织和性能的原因外，异种钢接头的服役状况也是影响其早期失效的一个重要方面。锅炉的超温运行和机组调峰时的变负荷运行都会给异种钢接头寿命造成严重损害，此外，接头还会受到由于结构系统的约束引起的结构应力、管子振动引起的弯曲应力等。

针对部分老化管线结垢、腐蚀严重，注水生产时压力损失大、刺漏状况频发等问题，2017年完成17条腐蚀老化注水管线、1条注水干线的改造，将管线材质由复合管改为无缝钢管，改造总长度16.3 km，涉及17口注水井，对应注配间柱塞泵降压 0.5 MPa，节电 4.2×104kWh。

3.1　超温运行对异种钢接头的影响

超温就是材料超过其额定使用温度范围，超温运行会导致钢材组织和结构变化加快，蠕变速度相应增加，持久强度下降，使用寿命达不到设计要求而提早损坏。徐远鹏[39]对高温再热器T22/TP304H异种钢接头进行了金相分析，发现长期处于超温下运行使接头组织出现了碳化物析出、网状碳化物和σ相铁素体产生、晶体粒度变大等一系列现象，这些变化会使得异种钢接头的强度、塑性、韧性、抗晶间腐蚀能力等性能显著下降。

3.2　机组调峰对异种钢接头的影响

西方发达国家为解决电网的调峰问题，从电网的结构设计、网内机组构成比例以及消费者用电政策等方面综合考虑，通过建设和改建水电机组、抽水蓄能电站与核电站配对建设以及增加网内调峰机组容量等方式，来化解电网的供需矛盾，尽量缩小电网峰谷差。

国内目前电网调峰问题主要由火电机组承担，而机组参加调峰主要采用低负荷运行、两班制运行以及少汽无功运行三种方式。国内机组调峰运行具有启动次数多、启停和负荷变化速度快的特点，使得汽轮机转子、锅炉管道等部件长期受到交变应力的影响。国内学者曾探讨过机组调峰运行对金属部件寿命的影响人[40]，机组参加一次调峰运行，金属部件就会经历一次应力循环，在这种循环应力的反复作用下，就会引起材料的疲劳损伤。因此，变工况运行给锅炉异种钢接头带来的疲劳损伤也必须引起重视。

近些年来，国内许多研究人员认识到机组运行时的循环载荷可能对异种钢接头早期失效起到重要影响。李萌盛等人[41]为了分析电站机组两班运行对锅炉管异种钢接头寿命的影响，对已安全服役5.4万小时的G102/19Cr9Ni异种钢接头做了截取和模拟加热试验，对循环加热200次的接头和未循环加热的接头进行了金相和显微硬度分析，结果发现热疲劳促使接头G102侧局部材料组织蜕化、脱碳软化和表面优先氧化。

蔡文河等人[6]对运行近4万小时出现开裂的TP347H/12Cr1MoV异种钢接头进行了微观组织和力学性能分析，确认早期失效是由于熔合线附近的应力水平较高，并与设备启停过程中的交变热应力、炉管内气流波动引起的振动应力等相叠加，导致接头熔合线承受幅值较高的交变载荷作用而产生的低周疲劳失效。

岳亮[42]经过对多个电厂现场勘察，发现屏式过热器、末级过热器管屏异种钢焊口断裂全部集中在管屏出口段顶棚管之下TP347H/T91的异种钢焊口处。认为接头断裂的主要原因是内压及自重力叠加引起的应力疲劳，尤其电厂调负荷时过热器出口压力变化达2～3 MPa，建议电厂尽量降低启停速度，减少快速变负荷。

胡加瑞等人[43]研究了1 025 t/h锅炉末级过热器12Cr2MoWVTiB/TP347H异种钢焊口运行8万小时后的断裂失效特征。认为一方面是经过长期运行后，贝氏体钢侧熔合线冲击性能会降低；另一方面，在焊缝熔合线附近区域应力水平较高，与机组运行中的交变热应力、炉管内气流波动引起的振动应力等相叠加，使熔合线附近受到了应力幅值较高的交变载荷作用而产生疲劳失效。

可见，机组变工况运行带来的交变载荷已被认为是异种钢接头早期失效的一个重要因素，然而这一认识仍然局限于定性分析层面。

这里的“梵书”究竟指哪一部书，已不可考。然从其所引梵书说：“日宫一树而有鸡王栖其上，彼鸣则天下鸡皆鸣。”可知由于鸡有“知时”“报晓”的功能，故可以常住日宫。

3.3　蠕变疲劳交互作用

在高温环境下，蠕变-疲劳交互作用是造成金属材料和部件失效的主要形式，蠕变疲劳交互作用的关键在于损伤在材料内部逐渐积累。上世纪80年代，Dooley等人[44]曾选取Ontario Hydro电厂锅炉过热器和再热器铁素体/奥氏体异种钢接头，在实验室进行了“两班”运行温度-压力循环模拟试验，通过金相观察发现典型的蠕变空穴，认为蠕变空穴的连通是由疲劳引起的，即与“两班”运行有联系，提出异种钢接头的失效机理包括蠕变疲劳交互作用。

国内进行过大口径管道焊接接头的蠕变-疲劳试验分析[45-47]，但尚没有关于小管道异种钢接头的蠕变疲劳模拟试验报道。针对异种钢接头蠕变疲劳交互作用的进一步研究，需要结合国内机组调峰运行过程中启动次数多的特点，重新认识疲劳因素在这一失效过程中的作用。

这背后，我以为与法国人对待博物馆、对待历史的态度有关。漫步于巴黎街头，处处都是古迹文物，处处都是历史，但处处也都是当下人的生活。在这里，历史是鲜活的，是被延续的。博物馆里的每一件文物，仿佛都是活生生的，并没有人为切断，你可以畅通地与之对话，用你的生活经历建构你自己的历史叙事。除了这种对待历史的态度，卢浮宫所展现出来的气魄与度量，我想除了高科技的保护措施之外，也与法国的国民素质自信有关。整个参观的过程中，欧洲面孔都表现出了较为优雅的素养，没有大声喧哗，更无人真的去触摸那些触手可及的藏品。我想，正是这种优良的公民素养，才增强了其诸多制度安排和生活方式的“底气”。

4　尚不确定因素

对异种钢接头早期失效机理的研究虽然已经积累了大量的成果，但还有诸如以下一些不确定的因素：

(1)接头氧化开裂的机理与腐蚀介质。虽然有研究将氧化缺口视为异种钢接头沿熔合线开裂的一个诱因，但是对于文中2.3节所述第二种失效型式，即氧化开裂后裂纹逐渐偏离熔合线向低合金母材扩展，目前还没有相关研究来解释此种失效现象的机理。另外，对于服役环境中促使异种钢接头产生氧化缺口的腐蚀介质，如锅炉燃烧的煤种等，也需要进一步分析清楚，以便找到有效改善这种失效现象的措施。

(2)机组调峰对异种钢接头的影响程度。如前面所述，国内许多研究都提出机组调峰运行引起的交变载荷是异种钢接头早期失效的重要原因，但是这一认识目前尚缺乏试验数据支持，变工况运行过程中接头的应力状态究竟如何，有待于定量地描述。

(3)针对不同开裂型式的试验模拟。对异种钢焊接接头开裂的模拟试验并不多见，若能在实验室环境下，通过设计特定的加载工况，使异种钢接头再现服役状态下的早期开裂型式，并结合接头的显微组织观察，可以对其失效机理形成更直观的认识。

(4)接头开裂机理的有限元计算模拟。异种钢接头的早期失效是一个在多种外载荷作用下促使缺陷在不均匀材料组织中形成与扩展的过程。常规的蠕变试验和高温持久试验仅适用于均匀材料，对非均匀的异种钢接头存在局限性，近年来，张伯奇等人[48]提出应采用蠕变试验与有限元计算相结合的方法对异种钢接头进行寿命预测，以便得到更可靠的结果。也有研究[49]曾通过试验观察，发现疲劳裂纹在铁素体/奥氏体接头熔合区中扩展的路径是接头中韧性最低的热影响区过热区，而焊缝与热影响区之间的马氏体层对疲劳裂纹有较大的抗力，裂纹的扩展主要受到组织韧性的控制。因此，利用有限元的手段，充分考虑异种钢接头各区域力学性能的不均匀性，采用合适的损伤模型进行计算分析，仍将是有效而具有挑战性的工作。

5　结语

基于上述对异种钢接头早期失效的研究成果和认识，下一步研究工作将在以下几方面展开：

(1)作者近年来对某锅炉再热器T22/TP347异种钢接头的定期取样检测分析发现，所取得大部分金相试样在低合金钢的熔合线部位都可观察到氧化缺口现象，且内壁、外壁均存在缺口，并且发现氧化缺口在运行中发生了扩展。下一步需要对焊接接头氧化缺口的发展速率以及缺口深度和管子性能之间的关系做进一步分析。

(2)针对国内机组调峰运行过程中机组启动次数多、启停和变负荷速度快的实际情况，将通过对异种钢接头应力的现场测量，建立接头的动态应力模型，定量分析变负荷运行时异种钢接头的应力状态。

(3)依据现场对异种钢接头应力的测试结果，在实验室设计接头失效模拟试验，根据开裂型式和断口特性分析交变载荷的影响程度。

读以上诗作可知，诗人重游崇效寺，残暑里花木倦怠萧疏，没有去年的芳姿，低落之余惟见《青松红杏图》还是旧日模样，时间愈久愈珍贵。 诗人摩挲这见证历史的画卷的同时，物是人非之感，佛灯千载之叹也涌上心头。

(4)综合分析前述各种失效因素的危害程度及其相互作用机理，找出可以有效缓解异种钢接头早期失效的可行手段。

参考文献

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六是以增强社会水法治观念和水忧患意识为重点，加强普法依法治理。围绕“节约保护水资源，大力建设生态文明”的宣传主题，认真组织“世界水日”“中国水周”纪念活动，为水利系统依法治理营造了良好法治环境。陈雷部长分别在人民日报、光明日报等主流媒体发表了《加强水生态文明建设 大力节约保护水资源》署名文章。创新形式，与国家邮政局首次联合发行纪念“世界水日”邮票，传播节约保护水资源的理念。根据全国普法办部署，开展水利“六五”普法中期检查督导工作，广泛弘扬法治精神，为加快推进水利改革发展营造了良好的法治环境。