激光熔覆层在生物质电站环境下的高温腐蚀行为研究

与煤炭、天然气等燃料相比,生物质发热值低,含有更多种类且浓度更高的腐蚀性介质,燃烧后产生大量含氯、硫腐蚀气氛及其金属熔盐,导致生物质焚烧余热锅炉受热面高温腐蚀问题严重。现有在管材表面堆焊镍基耐腐蚀合金的技术尽管可显著提高管道服役寿命,但存在工作效率低、不适合现场施工、管道热变形等诸多问题。对此,采用常规激光熔覆、高速激光熔覆2种工艺在TP347H耐热钢表面制备了Inconel 625耐高温腐蚀涂层,对比研究了TP347H耐热钢熔覆Inconel 625合金涂层前后的长期高温腐蚀特性。采用扫描电镜(SEM)表征了制备态和500 h高温含氯腐蚀后的覆层显微组织;采用增重法定量评价了覆层前后TP347H耐热钢的耐腐蚀性能。结果表明:优化工艺参数条件下常规激光熔覆、高速激光熔覆制备覆层组织致密,2种覆层与基材结合强度分别为362.4 MPa和217.3 MPa,覆层稀释率分别为5.4%和0.9%。腐蚀增重结果表明,550℃模拟腐蚀条件下,激光熔覆、高速激光熔覆Inconel 625合金覆层的腐蚀速率分别约为TP347H耐热钢基材的17%和8%。650℃模拟腐蚀条件下,激光熔覆、高速激光熔覆Inconel 625合金覆层的腐蚀速率分别约为TP347H耐热钢基材的11%和7%。

E16-25MoN焊丝熔敷金属高温失塑裂纹敏感性及微观组织分析

采用钨极氩弧焊制备了E16-25MoN焊丝熔敷层,采用Gleeble热模拟试验机对熔敷金属试样进行了不同温度、不同应变量的拉伸试验。结果表明:在850~1150℃内,E16-25MoN焊丝熔敷金属的高温失塑裂纹敏感程度较高,1000℃时敏感程度最高,该温度下裂纹临界应变量变低于6%。通过组织分析发现高温失塑裂纹的产生受晶界平直形貌和晶界析出物的影响,高温时晶界上析出物阻碍位错移动,形成应力集中最终产生开裂,而平直晶界为裂纹扩展提供了有利条件。

在役15Cr1Mo1V钢再热蒸汽管道焊接接头组织及性能分析

以某电厂在役的15Cr1Mo1V钢再热蒸汽管道焊接接头为研究对象,对其显微组织、硬度、室温和高温拉伸性能进行了分析。结果表明:再热蒸汽管道焊接接头热影响区和焊缝区的晶内及晶界处有颗粒状的析出物,接头组织出现老化现象。管道焊接接头热影响区和焊缝区的硬度较高,增加了管道脆性失效的风险。室温与高温拉伸结果表明焊缝的强度高于母材,塑性略低于母材,说明无论在室温还是高温环境下焊缝优先失效的风险均较低。

T22/TP304H异种钢焊接接头性能分析与剩余寿命评估

异种钢焊接在亚临界锅炉中被广泛运用,其焊接接头性能会直接影响锅炉的运行安全和服役寿命。针对已服役20万小时以上的锅炉中带垫板T22/TP304H异种钢焊接接头,采用微观组织观察、常温与高温拉伸试验以及高温持久试验等方法,全面评估了焊接接头的组织形态、力学性能和耐久性。结果表明,TP304H母材及焊缝中有析出物聚集现象,易诱发焊接区域萌生裂纹;长期服役的接头拉伸强度低于ASME标准要求的最低值,力学性能出现较大程度的衰退;通过温度曲线推算法估算,焊接接头的剩余寿命为29 745 h,但其运行可靠性已显著降低,应对接头部位进行检修并加强后期巡检工作。该研究可为T22/TP304H异种钢焊接头的组织与性能研究和设备后续的安全运行提供理论参考。

热处理对不同体积分数B_(4)C增强铝基复合材料组织和力学性能的影响

为了探究热处理对碳化硼颗粒增强铝基复合材料(B_(4)C/6061Al)性能的影响,课题组选择体积分数分别为10.0%,17.5%,25.0%和31.0%的B_(4)C增强铝基复合材料进行热处理(535℃保温5.0 h后温水淬,165℃时效4.5 h),采用扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料的微观组织形态,并运用万能拉伸试验机测试其力学性能。研究结果表明:随着B_(4)C体积分数的增加,B_(4)C颗粒呈现聚集、破碎和剥落现象;热处理后的B_(4)C/6061Al复合材料的强度随着B_(4)C体积分数的增加而提升,延伸率随B_(4)C体积分数的增加则呈下降的趋势。B_(4)C体积分数为10.0%时,复合材料的屈服强度和抗拉强度分别是220.8和246.0 MPa,延伸率为11.76%;当B_(4)C体积分数增加至31.0%时,复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为330.2和358.3 MPa,延伸率为2.18%。热处理之后,复合材料发生了动态再结晶,B_(4)C增强颗粒周围出现高位错密度区域。

蒸汽发生器焊接堵管残余应力数值模拟及寿命预测

对于蒸汽发生器焊接堵管工艺,焊接接头的残余应力为应力腐蚀的发生孕育了环境,而且相比压水堆核电站,第四代先进核反应堆服役温度显著提高,造成更加明显的蠕变现象。采用热弹塑性有限元,基于Nims数据库和ASME标准中提供的数据,对于两种不同焊接结构,计算了使用Incoloy 800H材料的高温端和T22材料的低温端的传热管-堵头环焊的残余应力,并基于线性损伤累积准则,预测了蠕变-疲劳交互作用下焊接堵管的寿命。结果表明,最大残余拉应力点出现在焊缝的根部,开坡口结构的残余应力高于不开坡口结构的残余应力;相较于Nims数据库提供的数据,ASME标准中计算得出的寿命较为保守,开坡口结构的寿命低于不开坡口结构的寿命。

聚合物涂层在水轮机过流部件防护中的应用

水轮机在使用过程中长期受到含沙水流的冲击,泥沙的冲蚀与气泡空蚀耦合破坏对过流部件造成了严重的破坏,影响机组安全稳定运行。通过高弹性聚合物涂层对过流部件进行表面防护是一种经济且实用的策略。在此,首先综述了过流部件表面抗空蚀防护聚合物涂层,尤其是聚氨酯和环氧树脂涂层的研究进展;其次,考虑到含沙水流的冲蚀和磨蚀作用在水轮机损伤中的重要影响,对聚合物/陶瓷复合涂层在协同抗空蚀和冲蚀的研究进展进行了评述;最后对聚合物涂层在水轮机过流部件防护方面存在的问题进行了阐述。

聚氨酯超疏水涂层防垢性能及现场应用研究

针对输水管道结垢堵塞的问题,采用热塑性聚氨酯弹性体橡胶为基体,通过掺杂经全氟癸基三甲氧基硅烷改性的TiO_(2)粒子构建微纳米结构,制备出超疏水涂层。通过扫描电子显微镜、原子力显微镜和X射线能量色散谱仪分析了超疏水涂层表面的微观形貌和化学成分;采用接触角测量仪对涂层的润湿性进行了表征;建立动/静态结垢试验系统,考察了涂层对金属表面结垢行为及晶体成核的影响。结果表明:制备的涂层表面接触角高达160°,滚动角低至4.7°;静态和动态结垢试验中,涂层表面的结垢量分别减少了73.71%和55.38%,超疏水涂层具有极低的润湿性以及优异的防结垢性能,同时还具有优异的自清洁性和防污性能。现场应用测试表明,涂层疏水防垢效果明显。

蒸汽发生器传热管焊接堵管用小型化激光头研制

核电站蒸汽发生器传热管破损将导致放射性冷却剂外泄,因此需进行堵管作业。激光焊接精度高,可用于蒸汽发生器的焊接堵管。然而,受限于蒸汽发生器的空间结构,现有的激光焊接头往往难以满足实际要求,因此需设计定制化的小型激光头。首先,分析和计算了小型化激光头的光路;其次,设计出小型激光头的机械结构,并完成其在蒸汽发生器内的运动仿真和干涉模拟;最后,对所设计的激光头装置进行了模拟传热管焊接验证。结果表明,所设计的小型化激光头具有良好的焊接性能和可操控性能,可用于蒸汽发生器的焊接堵管作业。

高温气冷堆蒸汽发生器机械式胀焊堵管接头残余应力计算及寿命预测

随着高温气冷堆服役温度和蒸汽压力的显著提高,高可靠性的堵管接头是保证蒸汽发生器安全运行的关键。为了分析高温气冷堆蒸汽发生器机械式胀焊堵管过程的残余应力及堵管接头的服役寿命,验证机械式胀焊堵管接头的可靠性。采用有限元软件模拟实际机械式胀焊堵管过程残余应力的产生,服役过程中残余应力的释放及蠕变-疲劳交互作用下的机械胀焊堵管接头的寿命。结果表明,机械式胀焊堵管过程中通过套筒发生的塑性变形和管板发生的弹性变形实现套筒和管板之间的密封,服役过程中残余应力迅速得到释放,能达到服役40年不泄漏的要求。基于Nims寿命计算的结果表明,高温端Incoloy 800H堵管接头的服役寿命超过40年,低温端T22堵管接头的服役寿命约为10年。该研究可以为高温气冷堆机械式胀焊堵管的工程实践提供参考。

国产P91钢焊接接头热影响区各亚区域的热处理模拟

采用不同温度(800,850,950,1 300℃)×25 min的正火+755℃×60 min回火处理分别模拟P91钢接头热影响区不同亚区域,采用650℃×200 h高温加速时效热处理工艺模拟服役50 000 h工况,通过对比热模拟和实际接头试样研究了服役50 000 h后P91钢焊接接头热影响区不同亚区域的组织及性能。结果表明:粗晶区、细晶区服役态热模拟试样的马氏体板条形态以及MX相、M_(23)C_(6)碳化物和Laves相的数量、分布、颗粒尺寸与实际接头相应亚区域均十分接近;除粗晶区外,热影响区各亚区域服役态热模拟试样和实际服役接头相应区域的平均晶粒尺寸十分接近,相对误差不超过12.5%,显微硬度和微型杯突力学性能相近,强度、韧度和断裂挠度率相对误差均在5%以内,断口呈典型微孔聚集型韧性断裂特征;热影响区部分相变区显微硬度最小,为191 HV,在细晶区和粗晶区硬度大幅上升,在熔合线处达到最大,为314 HV;热影响区粗晶区的微型杯突强度最大,塑性最差,部分相变区的强度最低,塑性最好;相比粗晶区,部分相变区的颈缩程度更高,韧窝更大更深。

长期服役国产P91钢组织与力学性能

为研究火电站主蒸汽管道用首批国产P91钢长期运行后的组织性能变化规律,文中利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、布氏硬度计及万能试验机对国内某电厂主蒸汽管道用首批国产P91钢服役50000 h前后的微观组织和力学性能进行测试与分析。研究结果表明:P91钢服役前组织为回火板条马氏体,板条界、原奥氏体晶界及晶内分布细小弥散的M_(23)C_(6)碳化物,板条内分布有高密度的位错;服役50000 h后,P91钢中的M_(23)C_(6)型碳化物发生了粗化,同时有Fe_(2)Mo型Laves相析出,布氏硬度降低,微型杯突力学性能下降,断裂机理仍为以韧窝为主的微孔聚集型断裂;马氏体板条形态变化、M_(23)C_(6)粗化以及Laves相的析出是造成P91钢性能下降的主要原因。该结果可为评定国产P91钢管道安全运行提供一定的理论参考。

焊后热处理温度对P92钢焊缝显微组织和力学性能的影响

采用光学金相显微镜、透射电子显微镜、扫描电子显微镜和力学性能测试等方法,研究了焊后热处理温度对P92钢焊缝显微组织和力学性能的影响.结果表明:热处理前P92钢焊缝硬度高、脆性大;随着焊后热处理温度的提高,P92钢焊缝的硬度降低、缺口冲击韧性升高;采用目前的常规热处理恒温时间、焊后热处理恒温温度达到746℃后,焊缝硬度和缺口冲击韧性可以达到母材的力学性能要求;造成P92钢焊缝硬度降低、缺口冲击性能提高的原因是由于板条马氏体基体向等轴亚晶转变、M23C6及MX相的脱溶析出及M23C6的聚集球化和缓慢长大造成的.

高温时效对P92钢焊接接头显微组织和力学性能的影响

通过光学金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜及力学性能试验,研究了高温时效对P92钢焊接接头显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:650℃时效7 000 h后,P92钢焊接接头的室温抗拉强度有小幅下降;P92钢焊缝的时效脆化主要发生在时效初期(1 000 h以内),时效1 000 h后冲击功趋于平稳,基本保持在25 J左右。组织分析认为,P92钢焊接接头时效过程中强度的保持,主要和马氏体基体的稳定存在、M23C6和MX相的缓慢长大有关;焊缝冲击功下降主要是由于粗大的Laves相沿焊缝原柱状晶晶界及马氏体板条束界析出相造成的。

无钴马氏体时效钢的研究与应用

从无钴马氏体时效钢的种类、合金化、热处理对该材料力学性能的影响及强化机理等方面综述了无钴马氏体时效钢的研究和应用概况。无钴马氏体时效钢中不含昂贵的钴元素,利用板条马氏体基体上析出的N i3(Ti,Mo)等沉淀相来实现强化,在低于2100MPa的强度范围内,与同级别的含钴的18N i马氏体时效钢相比,有相近的强韧性。

核电蒸汽发生器堵管技术研究进展及其在高温气冷堆的应用前景

高可靠性的蒸汽发生器堵管技术是核电站安全运行的重要保障,与压水堆相比,以高温气冷堆为代表的第四代核电技术由于蒸汽发生器内传热管服役温度显著提高,对现有的蒸汽发生器堵管技术提出了新的挑战。对此,本文首先基于国内外文献报道,总结了现有压水堆蒸汽发生器堵管技术的工作原理与技术特点;其次,总结了国内外蒸汽发生器自动化堵管系统的开发与应用现状;之后,就高温气冷堆蒸汽发生器的服役工况与场地条件,提出了现有堵管技术在高温气冷堆应用方面面临的挑战及改进方向;最后,针对堵管技术的发展现状与高温气冷堆的技术需求,从装备要求、施工可行性和堵头质量的长期有效性等方面指明了自动化堵管技术的发展方向,以期为高温气冷堆蒸汽发生器自动化堵管技术的发展提供借鉴。

S31042钢使用82型焊材焊接接头的显微组织和力学性能

通过力学性能试验、光学金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜研究了S31042钢使用82型焊材焊接接头高温时效后的显微组织和力学性能.结果表明,650℃时效3 000 h后,接头的室温抗拉强度和硬度略有升高,但上升幅度低于同材质焊材接头;82型焊材焊接接头的高温持久强度低于同材质焊材接头,只能达到同材质焊接接头的88%.高温时效会使82型焊材焊缝的缺口冲击吸收功下降,但始终保持在70 J以上;82型焊材焊缝强度不足是导致该接头室温强度、持久强度低于同材质焊材焊接接头的主要原因;82型焊材焊缝强度主要源于合金元素的固溶强化,晶界处球状M23C6相的连续网状及亚晶界处针状δ相的簇状分布,对强度提高作用较小,但会降低焊缝的冲击韧性.

05Cr17Ni4Cu4Nb钢焊接接头的疲劳性能

采用四点弯曲疲劳试验方法,研究了05Cr17Ni4Cu4Nb汽轮机低压末级动叶片用钢焊接接头的疲劳性能,绘制了该钢焊接接头的S-N曲线,并与05Cr17Ni4Cu4Nb钢母材进行了对比。研究结果表明,采用优化的焊接、热处理工艺,05Cr17Ni4CuNb钢焊接接头的条件疲劳极限可以达到母材的90%以上。疲劳试样断口的扫描电子显微镜观察发现,焊缝表面或近表面的显微缺陷及接头的组织不均匀性是影响05Cr17Ni4Cu4Nb钢焊接接头接头疲劳性能的主要因素。

促进蜂王浆增产的主要技术措施

蜂王浆是工蜂咽下腺和上颚腺分泌的乳状物质，是工蜂和雄蜂3日龄以内幼虫、蜂王整个幼虫期和生存期的食物。蜂王浆含有多种人体所需要的成分，是一种天然的滋补营养保健品。

高温蒸汽管道支管焊缝应力与模态特性研究

基于高温蒸汽管道与支管尺寸,以温度套管为例建立模型,分析计算了通孔型套管、台阶型套管及结构优化温度套管3种不同结构、材质的温度套管焊缝焊趾处应力与振动模态。结果表明,通孔型套管与台阶型套管结构焊缝焊趾内部整体应力水平相近,均高于结构优化后温度套管,且结构优化温度套管发生疲劳断裂的风险大幅降低;3种结构焊缝焊趾的最高应力均分布在蒸汽主管(母管)圆周最高点,裂纹最易在该处萌生,应力水平以该处为基点成对称分布。结构优化温度套管对母管振动的响应程度较低。因此,支管的结构与材质优化可以减弱母管振动诱发的焊缝振动。