实验采用T91锅炉过热器管(Φ52mm×8mm)，加工成30°V型坡口，对口间隙为1mm。采用氩弧焊焊接，使用E505-15OD-Φ3.2mm焊条，焊接工艺参数如表1。然后，使用线切割方法从焊接接头处切割下长条状试样，经打磨、抛光后，用无水乙醇清洗并用吹风机吹干，然后用自配的溶液进行腐蚀，在OlympusGX51型显微镜下观察其显微组织。
表1 焊接工艺参数
试样编号
预热温度/℃
层间温度/℃
焊接层数
焊接电流/A
焊后热处理
1#
150
150
4
115
750℃×1 h
2#
150
150
5
125
770℃×1 h
3#
200
200
3
105
770℃×1 h
4#
200
200
5
125
750℃×1 h
5#
250
250
5
115
770℃×1 h
6#
100~150
200
3
115
750℃×1 h
热疲劳试验按HB6660-1992《金属板材热疲劳试验方法》进行。实验前，在试样的焊接接头处用线切割法切出一个2mm深的裂纹，以便于热疲劳裂纹的萌生与扩展。采用测表面裂纹的方法测量裂纹的长度。试验采用电炉辐射加热和水冷的工作方式，其基本工作过程是：首先将试样分别放入500、550和600℃的加热炉中保温10min，使试样整体受热均匀，然后被迅速淬入水中冷却，冷却结束后，试样又重新进入炉内加热，如此循环往复，直到有疲劳裂纹出现。试样循环到一定的周期（700次左右）后，将试样进行抛光、清洗、用4%硝酸酒精溶液腐蚀、烘干，然后在光学显微镜下观察其裂纹扩展情况。若有疲劳裂纹出现，即停止试验；若没有疲劳裂纹出现，则需要继续进行试验，直到有疲劳裂纹出现。
T91钢焊接采用较高的预热和层间温度、低电流、多层焊接、较高的焊后热处理温度的焊接工艺，焊缝组织为回火索氏体组织，残余应力小，具有较好的热疲劳性能。T91钢焊接最佳的焊接工艺参数：预热温度250℃、层间温度250℃、焊接层数5层、焊接电流115A、焊后热处理770℃×1h。
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