基于修正固有应变法的选区激光熔化成型316L钢块体残余应力预测

选区激光熔化(SLM)制造过程中极高的温度梯度及快速熔化凝固现象会在部件中产生复杂的残余应力分布,进而导致部件的变形、开裂,以及使用中的提前失效。因此,对SLM成型零件的残余应力预测至关重要。将修正固有应变(MIS)法用于SLM成型316L钢块体的残余应力预测。首先,采用热-力顺序耦合方法建立SLM成型的详细模型,从计算结果中提取固有应变并验证其准确性;随后,基于修正固有应变法建立10 mm×10 mm×10 mm的316L钢块体模型,模型由20个元层构成,每个元层中包含数个真实物理层;最后,通过逐层激活元层,并加载固有应变来模拟选区激光熔化成型过程,得到块体的应力-应变分布。以相同的工艺参数实际打印同尺寸的316L钢块体,使用X线衍射(XRD)法对块体的残余应力进行测量。结果表明:与XRD测量数据对比,修正固有应变法能够在较短时间内有效预测SLM成型316L钢块体的残余应力。

基于修正θ投影法的炉管用Cr25Ni35Nb钢蠕变寿命预测

通过在不同温度和应力下对炉管用Cr25Ni35Nb钢进行蠕变试验,并采用修正θ投影法对Cr25Ni35Nb钢的蠕变曲线进行拟合,得出了蠕变方程中参数θi的数学表达式,建立了钢在任意温度和应力条件下的蠕变曲线方程。在此基础上,对该钢的蠕变寿命进行了预测,并与实际使用寿命进行了对比,结果两者吻合较好。

国产和进口P92耐热钢显微组织、拉伸和蠕变性能的对比

在对国产大口径P92耐热钢管进行650℃时效处理后,研究了其显微组织、拉伸性能和蠕变性能,并与进口P92钢进行了对比。结果表明:国产P92钢在化学成分、显微组织、拉伸性能以及蠕变特性等方面均符合ASTM A335、GB 5310-2008和EN10216等相关标准的要求;与进口P92钢相比,国产P92钢在时效过程微观结构并未发现明显异常,只是Laves相的粗化速度相对较快,这是国产P92耐热钢蠕变性能低于国外P92钢的原因之一。

对多起乙烯裂解炉HP型炉管失效原因的分析总结

裂解炉炉管是乙烯生产装置关键设备乙烯裂解炉的核心部件,承受高温复杂环境所引起的各种损伤。某大型石化企业在近年连续发生数起因HP型(Cr25Ni35和Cr35Ni45)炉管失效引起的裂解炉故障,影响了乙烯装置的安全、长周期运行。采用金相分析、扫描电镜、能谱分析等多种手段,对这几起故障的表现特点和失效原因进行了分析。分析结果表明,炉管在高温下长期运行造成的渗碳、蠕变等损伤以及高温硫腐蚀是造成这几起HP型炉管失效的主要原因。

不同材料硬化模型模拟13MnNiMoR钢超厚圆筒对接环焊接残余应力

通过不同温度(20～800℃)低周疲劳试验研究了13MnNiMoR钢在循环载荷下的塑性变形行为;对低周疲劳试验数据进行拟合,得到不同温度下的硬化模型材料常数,分别采用混合硬化模型、等向硬化模型和随动硬化模型对13MnNiMoR钢超厚圆筒对接环焊接残余应力进行模拟和对比,并与X射线衍射测试结果进行对比。结果表明:13MnNiMoR钢是一种循环软化材料;不同硬化模型得到的环向残余应力预测结果的差异大于轴向残余应力的,且得到的内壁面残余应力预测结果的差异大于外壁面残余应力的;等向硬化模型高估了焊接残余应力,随动硬化模型则低估了残余应力,采用混合硬化模型预测得到的焊接残余应力与X射线衍射测试结果最接近,能够更准确地预测超厚板多层多道焊的焊接残余应力。

基于碳化物相分析法的12Cr1MoV过热器管寿命无损评价

采用时效试验、持久试验、电解萃取试验以及碳化物相X射线衍射分析,建立了12Cr1MoV高温过热器管中碳化物相比值(M23C6/M3C)R与Larson-Miller参数P的关系方程,并同时利用该方程和传统的L-M方法对一根已服役140000 h的12Cr1MoV高温过热器管进行剩余寿命预测,结果表明,两者剩余寿命预测结果差值占总寿命的16%～19%,且碳化物相分析法的预测结果偏安全。

板翅结构钎焊残余应力与热变形的有限元分析

对微小尺寸的镍基钎焊不锈钢板翅结构在真空钎焊过程中产生的残余应力分布与热变形状况进行研究分析。采用有限元方法对三层结构的钎焊过程进行了热—力分析,分析考虑真空钎焊的加热特点同时考虑板翅材料和镍基钎料与温度相关的材料特性,得到了钎焊过程中结构的温度变化规律以及钎焊后的残余应力分布和热变形特征。结果表明,隔板与翅片具有不同的热变形特征,板翅钎焊接头钎角处应力状况复杂,易萌生裂纹导致板翅结构的失效,需要选择合适的钎焊时间以得到较好的钎焊接头。

时效时间对Cr35Ni45Nb离心铸造奥氏体钢力学性能与微观组织的影响

研究1200℃时效温度下不同时效时间对Cr35Ni45Nb乙烯裂解炉管材料的微观组织、室温和高温(900℃)力学性能的影响。结果表明:在1200℃下,材料力学性能出现先增后减的趋势。当时效135.2 h后,试样抗拉强度、屈服强度、延伸率和冲击韧性达到最大值。时效时间对合金显微组织具有显著的影响。析出并弥散分布的细小的二次碳化物对Cr35Ni45Nb钢综合性能具有强化作用。析出的针状碳化物、碳化物向晶界聚集并粗化、初始的连续网状碳化物结构转变成不连续的链状均导致Cr35Ni45Nb钢力学性能下降和围观组织劣化。

过热对HP40Nb炉管微观组织和力学性能的影响

将铸态HP40Nb合金在1050,1100,1150℃下分别热处理了100 h和200 h,模拟炉管在实际服役过程中的过热情况。使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对原始材料和过热材料进行了微观组织表征和物相分析,并对碳化物的含量和形态进行了定量分析,此外还测试了过热前后材料的室温和高温拉伸性能。结果表明,HP40Nb合金原始铸态组织中的析出相为M_(7)C_(3)和NbC,过热后材料的组织为M_(23)C_(6)和NbC。过热材料晶内弥散分布了大量二次碳化物;过热温度越高,晶界和晶内的碳化物粗化程度越高。随着过热温度的升高,HP40Nb合金的室温抗拉强度和屈服强度呈现先增大、后减小的趋势,室温延伸率呈现先急剧减小、后缓慢减小的趋势,高温屈服强度和抗拉强度逐渐减小,高温延伸率逐渐增大。晶内二次碳化物的含量和晶界碳化物的粗化程度是影响HP40Nb合金力学性能的重要因素。

EO反应器20MnMoNb特厚度管板拼焊残余应力与变形有限元模拟

利用有限元ABAQUS软件,对国产EO反应器20MnMoNb特厚度管板拼焊制造过程进行有限元模拟,得到了390 mm厚的特厚板对接焊残余应力与变形的分布规律.焊接采用双U形坡口,两面交替焊接,并在焊缝两侧的板面上施压4 500 kN的配重以限制管板的变形.结果表明,特厚度管板焊后在钢板内部为残余压应力,而靠近两外表面,特别是在焊缝及热影响区内,为较大的残余拉应力.施压配重的方法有效地限制了管板的翘曲变形,且施压配重的重量越大,板的变形程度越低,但是变形被限制的同时也增加了板内的残余应力,配重重量的选择需要兼顾其对变形和应力两者的共同影响.

采用修正θ投影法预测Cr25Ni35Nb炉管钢的蠕变性能

在不同温度和不同应力下对Cr25Ni35Nb炉管钢进行了蠕变试验;并采用修正后的θ投影法对该钢的蠕变曲线进行了拟合,得到了蠕变方程中参数iθ的数学表达式,建立了该钢在任意温度和应力条件下的蠕变曲线方程,并据此预测了950℃、18 MPa下该钢的蠕变曲线。结果表明:预测曲线和试验曲线吻合较好。

热处理对超厚板焊接残余应力影响的数值分析

基于ABAQUS软件的热弹塑性有限元程序,对390 mm超厚度20MnMoNb钢板拼焊制造EO反应器管板的焊接过程进行焊接残余应力与变形有限元模拟,考察焊后500℃热处理对板内残余应力与变形的影响。结果表明:超厚板焊态在焊缝及热影响区存在高度不均匀的残余应力,由于为了限制管板的变形,在板面上施压有配重,导致先焊面的残余应力较大,特别是在靠近表面的焊缝及热影响区附近存在残余拉应力峰值;后焊面的残余应力相对较小一些;焊缝内部为残余压应力;焊后管板发生了一端翘起的角变形;500℃热处理可明显降低厚板的焊接残余应力,且使应力分布趋于均匀,但热处理后焊接变形有所增大。

微小型多通道换热器钎焊封装仿真研究现状

简要介绍微小型多通道换热器的应用及封装制造工艺,重点关注其基于钎焊的封装过程的仿真。根据目前研究的现状,多通道换热器尤其是紧凑型板翅式换热器的仿真研究主要分为换热器整体钎焊热过程仿真,典型多通道结构的钎焊模拟,钎焊接头数值模拟以及基于扩散的钎焊机理数值分析四个方面内容。指出目前仿真研究的难点以及将来要解决的问题。

13MnNiMoNbR厚板焊接温度场数值模拟

采用多点铠装热电偶,实际测量13MnNiMoNbR厚板焊接件表面和内部的温度,得到了三个有效测温点的温度变化规律,获得了焊接过程中实际温度场的分布规律;利用有限元软件ABAQUS,模拟了厚板焊接温度场,得到了温度场的变化规律,并与测量结果进行对比分析。结果表明,测量与模拟的温度场的变化规律基本一致,有效点的最高温度测量值出现的层数与模拟值最高温度出现的层数一致。测量结果验证了模型与网格划分的正确性,研究结果为优化13MnNiMoR厚板焊接工艺、控制残余应力、提高焊接接头的可靠性和安全性提供了理论依据。

过火设备损伤评价方法及其材料力学和耐腐蚀性能损伤评价的研究现状

在火灾过程中,不同区域的温度、火灾持续时间、灭火方式以及设备材料的不同,导致过火设备发生不同程度和类型的损伤,并造成设备材料组织与性能的变化。概述了石化行业中常用碳钢、低合金钢和奥氏体不锈钢过火设备的损伤评价方法及其材料力学与耐腐蚀性能损伤评价的国内外研究现状,探讨了目前过火设备损伤评价中存在的问题和未来的研究方向。

H_2S环境中液化石油气球罐用16MnR钢的腐蚀特性

利用动电位极化和电化学阻抗谱技术,研究了液化石油气球罐用16MnR钢在含H_2S溶液中的腐蚀特性。结果表明:溶液中H_2S含量和pH值对16MnR钢的腐蚀具有较大影响,腐蚀速率随H_2S含量的增加和pH值的降低而不断加快,在pH值较低的溶液中,随浸泡时间的延长,容抗弧半径不断减小,钢一直处于溶解状态;随pH值升高,容抗弧半径随浸泡时间的延长而不断增大;随温度升高,腐蚀速率加快,钢表面所形成的硫化物膜与基体的附着性较差,不能有效阻止钢遭受进一步的腐蚀。

翻转次数对20MnMoNb特厚管板焊接残余应力与变形影响的数值分析

基于有限元ABAQUS软件,对390 mm厚20MnMoNb特厚板双U形坡口拼焊制造EO反应器管板过程进行焊接残余应力与变形有限元模拟,考察两面交替焊接时的翻转次数对特厚管板焊后残余应力与变形的影响.结果表明,特厚管板焊后发生一端翘起的角变形,在靠近表层的焊缝及热影响区存在较大的残余拉应力,在焊缝内部为残余压应力;随着翻转次数的增加,焊接残余应力和变形均降低,但当往返翻转次数超过7次后,进一步增加翻转次数对残余应力和变形的降低作用不明显.

基于损伤力学的电厂主蒸汽管道蠕变损伤有限元分析

电厂主蒸汽管道在长期高温高压条件下会发生损伤,进行其蠕变损伤分析以及寿命评估至关重要。该文基于修正的卡恰诺夫–拉包特诺夫(Karchanov-Rabotnov)本构方程,编制了用于计算管单元和三维单元的用户子程序,并且与ABAQUS有限元分析软件耦合。通过540℃下10CrMo910管材的蠕变试验,得到蠕变损伤力学本构方程中的材料参数,对热电厂高温主蒸汽管线的蠕变损伤进行模拟计算,得到了整体损伤分布和最大损伤部位。同时对管线中的薄弱部位异径管进行蠕变损伤分析,得到其损伤分布,讨论了损伤过程中应力再分布,实现了对高温主蒸汽管道整体以及异径管的寿命评估。

焊后热处理对13MnNiMoR钢焊接接头在服役环境下SCC敏感性的影响

通过慢应变速率拉伸试验(SSRT),对比研究了经过焊后热处理和未经过焊后热处理的13MnNiMoR钢焊接接头在250℃下、不同pH值的锅炉水环境中的应力腐蚀开裂敏感性。结果表明:在相同应变速率、相同温度下,经过焊后热处理和未经过焊后热处理的13MnNiMoR钢焊接接头,应力腐蚀开裂敏感性有明显的区别。经过热处理的13MnNiMoR焊接接头应力腐蚀开裂敏感性随着pH值的增大而减小,相反,未经过热处理的接头,其敏感性随着pH值的增大而增大。研究结果表明,合理的焊后热处理能够显著降低焊接接头的应力腐蚀开裂敏感性。

EO反应器筒体13MnNiMoR钢焊接接头腐蚀性能研究

EO反应器是环氧乙烷/乙二醇联产生产装置中的核心设备。在扬子石化环氧乙烷反应系统改造项目中,该设备首次实现国产化,反应器筒体材料采用13MnNiMoR高强度钢。为了解筒体材料在工作介质中的腐蚀性能,对EO反应器筒体用13MnNiMoR钢焊接接头各区金属进行金相分析,在工作介质锅炉水中进行电化学腐蚀试验。结果表明,EO反应器筒体材料13MnNiMoR钢焊接接头各区金属在工作介质中的腐蚀电位和极化曲线存在一定差异,各区金属的耐蚀性与其组织结构密切相关,在相同的试验溶液中,热影响区总表现出最大的腐蚀电流,焊缝金属次之,母材最小。