低周疲劳过程损伤变量的复合分析法和三阶段损伤演化模型

采用疲劳损伤力学的方法分析Ni Cr Mo V钢核电汽轮机低压焊接转子1︰1模拟件接头低周疲劳过程,针对损伤变量表征方法中的弹性模量法和应力幅值法应用的局限性,并考虑循环前期循环软化造成的材料的损伤,提出适用于循环软化材料的低周疲劳全过程损伤变量表征的复合分析法,提高了疲劳过程各阶段材料损伤测量的准确性;提出低周疲劳损伤过程的三阶段损伤模型,将焊接接头的疲劳损伤过程分为应力松弛、微空洞和微裂纹的萌生和扩展以及宏观裂纹的萌生和扩展三个阶段,并用于分析焊接接头的低周疲劳损伤过程。试验结果表明,在Ni Cr Mo V钢汽轮机低压焊接转子接头的低周疲劳损伤过程分析中,采用复合分析法表征损伤变量较弹性模量法和应力幅值法更为合理,且三阶段疲劳损伤模型能很好地反映疲劳损伤过程。

疲劳裂纹扩展门槛值的影响因素综述

对文献中影响疲劳裂纹扩展门槛值的多种因素进行综述,对显微组织、晶粒取向尺寸、载荷比R、加载频率和温度的影响做了较为详尽的归纳总结。研究表明,显微组织、晶粒尺寸、载荷比R、加载频率和试验温度等对疲劳裂纹扩展门槛值的影响较突出,其影响规律和机理则因材料的不同而异。

NiCrMoV耐热钢贝氏体焊缝韧性薄弱区的确定

研究汽轮机低压焊接转子用30Cr2Ni4MoV耐热钢贝氏体焊缝多层多道焊韧性薄弱环节及其影响因素。采用冲击韧度试验评价焊缝的整体性能,并设计裂纹沿埋弧焊焊缝的准静态韧性试验,观察裂纹的扩展方式,利用能谱分析焊缝微区成分。冲击韧度试验表明,焊缝室温冲击吸收功为118 J,焊缝整体韧性良好。焊缝准静态韧性试验研究发现,裂纹在焊缝层间不完全相变区发生失稳扩展,为焊缝韧性相对薄弱的环节。通过光学显微镜观察高温苦味酸水溶液腐蚀的试样发现,焊缝层间不完全相变区存在大量的黑色线条,裂纹的失稳扩展沿黑色线条进行。借助扫描电镜和能谱分析发现,黑色线条处的碳的质量分数明显高于基体部分,推测这些局部富碳区含有较多的对韧性不利的组织,是造成层间韧性薄弱的主要原因之一。

厚板窄间隙埋弧焊焊缝阶梯形断口形成机理研究

为提高2.25Cr-1Mo-0.25V耐热钢埋弧焊接头的韧性,采用冲击试验和三点弯曲试验找到接头韧性的薄弱环节,并通过进一步的微观分析,试图揭示接头韧性的弱化机理。冲击试验显示,焊缝的韧性低于母材和热影响区,因此利用三点弯曲试验,对裂纹在焊缝中的扩展过程进行更深入的研究。在三点弯曲试验时观察到焊缝中出现阶梯形断口。通过扫描电镜观察到断口表面呈现出韧窝和准解理共存的混合形貌。金相观察发现,阶梯形断口出现在焊缝的柱晶区,其方向与柱晶生长方向平行或垂直。利用苦味酸腐蚀试样,观察到阶梯形断口与结晶方向平行的部分是沿原奥氏体晶界开裂,电子背散射衍射(Electron backscattered diffraction,EBSD)试验结果也证明了这一点,而垂直于结晶方向的部分是沿层状线开裂。因此,原奥氏体晶界和层状线是焊缝中需要特别关注的部位。通过调整焊丝成分和工艺参数,减少了焊缝中的层状线,焊缝韧性明显提高。

回火参数对NiCrMoV转子钢焊缝时效韧性的影响

为了揭示回火参数对耐热钢焊缝时效韧性的影响机理,针对采用不同回火参数处理的超临界汽轮机低压转子模拟件焊缝进行了时效韧性的研究。研究发现当回火温度利于碳化物析出聚集时,经过350℃×3 000 h时效后室温冲击韧性明显下降。通过对金相试样进行扫描电镜观察发现,时效后试样中的析出物较时效前显著增加。透射电镜观察发现析出物聚集长大后基体内的位错密度明显下降,因此热强性退化。若适当提高回火温度,经过相同的时效处理后仍然能够保持较高的冲击韧性,且析出物没有明显变化。由此证明,回火参数对碳化物析出行为的作用是其影响时效韧性的主要途径。本研究可为回火参数的优化提供一定参考。

热影响区元素晶界偏聚对焊接构件低周疲劳性能的影响

对25Cr2Ni2Mo V低压转子钢焊接模拟件进行低周疲劳性能试验,测得焊接接头应变与疲劳寿命关系式,对比分析接头不同区域低周疲劳性能,确定热影响区是接头低周疲劳性能的薄弱环节。进行焊接接头硬度分布测定、疲劳裂纹扩展路径金相分析以及热影响区原奥氏体晶界元素偏聚行为俄歇分析等一系列试验。结果表明,焊接接头热影响区存在大硬度梯度的软硬界面,在疲劳载荷作用下形成应变集中,导致焊接构件低周疲劳性能弱化;在热影响区扩展过程中,疲劳裂纹遇到原奥氏体晶界往往会沿着晶界发生偏折,并在晶界上形成一定程度的割裂;俄歇分析表明热影响区原奥氏体晶界存在明显的杂质元素S和合金元素Cr的偏聚,其共同作用致使该区抗疲劳裂纹扩展性能弱化,从而降低整个焊接构件的低周疲劳性能。

窄间隙埋弧焊接头熔合区弱化的研究

低合金Cr-Mo耐热钢结构的焊接成形广泛应用于能源、化工等大型重要装备的制造中,对焊接区强度、韧性、蠕变性能有很严格的要求。但由于焊接区存在填充金属、熔合区、母材淬硬区、软化区化学成份、组织和性能的显著差异,焊接接头的力学行为与均质材料表现出很大的不同,需采用能同时体现出各区力学特点的跨区实验寻找其中的薄弱环节。该文对典型的2.25Cr-1Mo耐热钢窄间隙多层多道埋弧焊焊接接头进行了跨区三点弯曲试验,在熔合区附近存在二次裂纹;采用断口扫描电镜、金相分析、显微硬度测试及数值模拟方法对此裂纹的成因进行研究。结果表明:熔合区主要为较软的铁素体组织,紧邻淬硬区高硬的马氏体组织,在裂纹附近存在较大的硬度分布不均。进一步的有限元分析表明:由于硬度分布不均导致应力集中,致使弱化的熔合区在试验中产生二次裂纹。该结论对于调整焊接材料与母材的组配形式以及调整焊接工艺都具有较重要意义。

汽轮机焊接转子接头低周疲劳过程损伤变量的复合分析法

分析焊接转子接头的低周疲劳损伤过程对转子的安全性评估具有重要的指导意义。该文采用疲劳损伤力学的方法分析NiCrMoV钢汽轮机低压焊接转子1∶1模拟件接头低周疲劳过程。针对损伤变量表征方法中的弹性模量法和应力幅值法应用的局限性,并考虑循环前期循环软化(硬化)造成的材料损伤,提出了适用于循环软化材料或者循环前期出现短暂循环硬化、随后循环软化的材料的低周疲劳全过程损伤变量的分析方法——复合分析法。试验结果表明:在NiCrMoV钢汽轮机低压焊接转子接头的低周疲劳损伤过程分析中,采用复合分析法较弹性模量法和应力幅值法更为合理。

比金钱更恒久的财富

有一个美国富翁临终前把10个儿子叫到床前，向他们公布了他的遗产分配方案。他说：“我一生财产有1000万，你们每人可得100万，但有一个人必须独自拿出10万为我举办葬礼，还要拿出40万元捐给福利院。作为补偿，我可以介绍10个朋友给他。”他最小的儿子选择了独自为他办葬礼的那套方案。