基于PTA的司太立粉末3D打印件的组织及性能研究

采用等离子粉末3D打印技术,通过机器人3D打印进行了司太立桶型零部件的打印实验,试验后对打印件进行射线硬度及解剖分析,结果表明,该方法可获得结构致密无缺陷、硬度均匀的结构件。使用金相显微镜、扫描电镜、高温硬度仪对其试样进行检测分析,结果显示试样组织以枝状晶为主,层与层之间有明显的熔合区;成分均匀无明显偏析;高温硬度分布符合司太立合金高温硬度变化趋势,且在700℃仍能保持较高硬度。通过水蚀实验得出,打印件具有优于常规淬火工艺的良好耐水蚀性能。综合实验结果表明,司太立粉末的等离子打印技术能形成性能可靠的构件,具有能用于生产的巨大潜力。

电站设备转子轴颈等离子弧增材修复的组织与性能

针对电站设备转子轴颈的现场修复要求,采用微束等离子熔覆技术,在20Cr2NiMo材料表面实现了不预热单层多道增材熔覆316L合金,分析了熔覆层与热影响区的组织、硬度、化学成分和力学性能.结果表明,熔覆层与基材完全冶金结合,熔覆层与热影响区无裂纹等缺陷;316L熔覆层组织为奥氏体+δ铁素体,一次热影响区可分为脱碳区、粗晶区、细晶区、混晶区,且粗晶区因二次热循环而粗化、细化与软化.316L熔覆层硬度与基材相差小,一次粗晶区硬度最高,但二次粗晶区硬度在476 HV0.3以下,热影响区宽度约为2.5 mm;热影响区抗剪强度高于基材,但基材塑性更好.

大热输入对焊条电弧焊低合金钢力学性能的影响

本工作研究了用E9015-B3焊材焊接ZG15Cr1Mo1V低合金钢的接头在大热输入条件下的组织与综合性能。结果表明:热输入的变化对焊接接头有一定的影响,随着热输入的增加,高温停留时间更长而冷却速度也降低,焊缝主要强化元素Cr、Mo等呈下降特征,焊缝出现明显的块状铁素体和粗大的贝氏体组织,降低了接头的常温和高温抗拉强度,其中当立向上焊接摆幅在30~50 mm时,焊接点热源对固定位置的高温停留时间影响最大,此时焊缝的综合力学性能最差。为了保证产品焊接接头的质量,需要在一定程度上控制焊接热输入,尤其需要在焊接摆幅为30~50 mm时选择较小的焊接电流。

12Cr/30Cr2Ni4MoV异质接头低周疲劳性能

文中研究了12Cr/30Cr2Ni4MoV异质焊接接头的显微组织、显微硬度和室温低周疲劳性能.结果表明,母材12Cr的显微组织是板条状回火马氏体,母材30Cr2Ni4MoV是板条状回火马氏体和粒状回火贝氏体,过渡层和焊缝的显微组织为粒状回火贝氏体,且焊缝由柱状晶区与等轴晶区交替构成.30Cr2Ni4MoV比12Cr有更高的显微硬度,过渡层的硬度最低,热影响区的显微硬度梯度变化.12Cr,30Cr2Ni4MoV和过渡层的低周疲劳性能表现为循环软化特征,焊缝循环初期硬化随后软化;过渡层的疲劳过渡寿命最高;12Cr与过渡层之间的熔合界面是整个异质焊接接头低周疲劳最薄弱环节;焊缝柱状晶区的晶界或亚晶界分布的第二相粒子与基体的不协调变性,容易萌生疲劳裂纹.

某核级空心叶片自动焊装置及试验

采用机器人自动焊方法对核级空心叶片进行焊接试验,并与手工焊进行对比,分析了焊接接头的微观组织和硬度分布,优化了自动焊接工艺参数。组建自动焊智能焊接系统,设计了仿形体结构工装夹具,与多变位机工位联动搭建自动焊生产线,完成空心叶片试验件的试制,通过试验验证其生产效率较传统手工焊接提升1倍。通过焊接数值模拟分析研究了空心叶片焊接位置和分段焊方案,并与实际叶片焊接进行对比分析,结果表明,自动焊焊接变形趋势与实际焊接过程基本一致,焊缝成形良好。通过研究空心叶片自动焊系统,可以提高核电五级空心叶片焊接的经济性和可靠性,更好地满足产品质量要求,具有较大工程应用价值。

汽轮机12Cr/30Cr2Ni4MoV异质焊接转子接头组织与韧性研究

采用CTOD方法测试汽轮机12Cr/30Cr2Ni4MoV异质转子焊接接头微区断裂韧性,研究微观组织与微区断裂韧性的关系,并分析裂纹扩展阻力特征。结果表明,异质焊接接头的整体强度低于母材,属于低匹配,拉伸断裂位置位于过渡层;异质焊接接头微区断裂韧性不均匀,母材12Cr和过渡层均发生了裂纹失稳扩展,热影响区断裂韧性优于母材;埋弧焊焊缝的裂纹扩展阻力低于30Cr2Ni4MoV;母材12Cr和过渡层中的富Mo硬质相是裂纹产生失稳扩展的主要原因。

90 mm厚316LN不锈钢真空电子束焊接参数正交试验研究

采用正交试验的方法优化90 mm厚316LN不锈钢真空电子束焊工艺,通过极差分析的方法确定最优焊接参数,并对优化参数下的焊接接头进行无损检测及化学成分检测。试验结果表明:工艺参数为聚焦电流2100 mA,电子束流173 mA,焊接速度120 mm/min,扫描频率1000 Hz时焊接接头成型最佳,无超标缺陷,焊缝中心化学成分与母材相当。

高参数汽轮机转子用HAYNES 282焊接性分析及应用

HAYNES 282高温合金具有优异的综合性能,文章阐述了其组织特点、强化机制以及焊接裂纹倾向,同时介绍了应变时效裂纹、凝固裂纹和热影响区液化裂纹敏感性的研究进展,其结果表明HAYNES 282具有较好的抗热裂性。结合HAYNES 282的裂纹敏感性,针对异种焊接转子工艺,提出了一种固溶态焊接后再进行时效热处理的过渡层焊接方法,获得接头的高温拉伸性能和短时持久性能表明,这种焊接方法能有效确保焊接接头在无损和性能方面的完整性。

基于SYSWELD的核电隔板焊接热力耦合分析

某核电直焊式隔板在装焊后,渗透检查发现叶片背弧进汽侧和出汽侧位置的热影响区出现大量裂纹。采用SYSWELD对该结构进行热力耦合计算,分析裂纹的萌生机理,阐明结构应力、相变应力和淬硬组织是造成叶片热影响区延迟裂纹的根本原因,并明确了手工修磨坡口过量易造成叶片厚度方向出现贯穿式裂纹。对多种焊接工艺优化方案进行模拟分析,结果表明,结构应力、相变应力和淬硬组织的状态均在一定程度上有所改善,提出采用中间热处理+预热及后热+四段交叉焊接顺序的焊接工艺,叶片热影响区表面应力可减少约260 MPa,极大地降低了后续隔板延迟裂纹倾向。

1Cr11Co3W3NiMoVNbNB耐热钢的焊接冷裂纹敏感性研究

1Cr11Co3W3NiMoVNbNB为日本进口的新型高强度马氏体耐热钢,与传统的12Cr耐热钢相比,W、Co元素含量增至3%,使得该钢具有更好的高温持久强度和抗蠕变性能,但焊接性差。对1Cr11Co3W3NiMoVNbNB耐热钢的焊接性进行分析研究,并分别进行了斜Y型坡口抗裂试验和插销试验。结果表明,随着预热温度的提高,其斜Y型坡口焊接裂纹率逐渐下降,焊前不预热插销试样断口为沿晶+穿晶断裂形貌,当预热温度达到300℃时,断口为韧性断裂形貌。随着预热温度的升高,该材料的焊接冷裂纹敏感性下降。

铝合金脉冲GTAW背面熔池位置及熔宽信息实时提取

根据铝合金脉冲GTAW背面熔池及焊缝图像的特点,开发了熔池及焊缝边缘提取算法,该算法的步骤为最大方差阈值分割、二值开运算、二值闭运算和轮廓提取,在此基础上准确地提取了背面熔池位置信息和背面熔宽信息,为下一步传感器随动控制和背面熔宽控制奠定了良好的基础。

堆焊方式对奥氏体不锈钢堆焊层组织和性能的影响

为探究手工焊时不同焊接运条方式对接头堆焊层界面附近组织和性能的影响,采用焊条电弧焊在16Mn管口端面进行E318-15不锈钢堆焊,在电流、电压相同前提下其中半圈沿圆周环向施焊,剩余半圈沿径向施焊(横焊)。堆焊完成后分别在环焊区和横焊区取样,观察二者在成分、组织、显微硬度方面的差异。结果显示前3层熔敷金属横焊试样所含Cr、Ni、Mo、Nb、V、Si比环焊试样高,二者含量最大比值分别为:144%、136%、116%、136%、150%、111%;同时所含C含量较低,最大比值为52%;横焊试样和环焊试样熔敷金属侧组织基本相同,而熔合线两侧组织不同;在基材侧环焊试样具有更窄的晶粒粗化区,且在部分区域发现魏氏组织。这是由于焊接方式不同造成压道量、焊接速度差异,导致母材稀释率、热输入改变,从而引起接头堆焊界面附近组织及性能的差异。

大型汽轮机焊接转子残余应力及变形分析

大型汽轮机焊接转子具有材料强度高、壁厚大、坡口间隙窄、拘束度大、多层多道焊、焊缝与母材分别产生不同相变等特点,残余应力分布十分复杂。针对环状25Cr2Ni4MoV焊接模拟试件建立了轴对称有限元模型,研究焊接和热处理两种状态的残余应力和变形,并与实测结果进行对比分析。结果表明,模拟数据和实验数据从分布趋势和峰值位置来看都拟合较好,且应力分布均为"拉-压-拉"。

700℃超超临界机组用镍基高温合金的发展及其焊接研究进展

介绍了欧洲、日本及美国针对700℃等级超超临界燃煤机组用镍基高温合金的研究情况,以AD700所选用的617合金及在焊接方面取得了突破性进展的740改进型合金(740H)为例介绍了镍基高温合金的焊接研究进展。617具有良好的焊接性能,但其管件焊缝在现场挂炉试验中出现了裂纹,其改进型合金617B的性能有待进一步研究。740H具有良好的高温性能,在焊接试验中表现出良好的抗液化裂纹能力。用282焊丝或740H焊丝均能获得740H的良好接头,但未达到ASME第IX卷的相关要求,针对740H的焊丝有待进一步研究。

固溶处理对标准GH4169高温合金性能的影响

文章对固溶态GH4169合金进行了不同条件的热处理(二次固溶,固溶+时效,二次固溶+时效),主要研究了固溶对合金晶粒度、显微组织和力学性能的影响。结果表明:所有热处理状态的GH4169合金金相组织均为等轴奥氏体,且晶粒度均为8级;固溶后进行时效的合金硬度和强度最高,然而在二次固溶后进行时效的合金性能有所降低,这归因于延长固溶时间促使了δ相在γ晶界处连续生长。

补汽调节阀空间多尺度精密装配控制方法研究

补汽调节阀技术可以降低机组额定负荷热耗,提高电网稳定性及调频能力,消除调频节流损失,被广泛应用于超超临界汽轮机组。作为一种超大型异形偏心结构,补汽调节阀焊接装配时需要多尺度精确控制同心度、组配错位、空间夹角。文章通过引入"引导装置+装配基点+激光定位",促使各阀壳组件相互作用、相互协作,共同组成"阀壳组件-力场-引导装置-力场-阀壳组件"系统和"阀壳组件-装配基点-光场-激光定位-光场-装配基点-阀壳组件"系统,该系统有效控制了组件装配的径向移动和周向旋转自由度,实现了超超临界汽轮机补汽调节阀的空间多尺度精密装配。

17-4PH粉末激光熔覆参数正交试验研究

采用正交试验的方法确定17-4PH粉末激光熔覆工艺,通过极差分析的方法确定最优熔覆参数,并对优化参数下的试样进行成型检测及无损检测。试验结果表明:工艺参数为激光功率1500 W,扫描速度7 mm/s,送粉速度8 g/min时试样成型最佳,无超标缺陷。

汽轮机转子用镍基合金/耐热钢异种焊接接头组织及性能研究

采用GTAW焊接方法进行了4762镍基高温合金的对接焊接,并对4762镍基高温合金板材与1Cr10Mo1NiWVNbN耐热钢(12Cr钢)板材进行异种金属对接焊接,对接头的微观组织、力学性能及失效机理作了分析。拉伸试验结果表明,4762合金同种接头的室温抗拉强度达到1137 MPa,4762/12Cr异种焊接接头的室温抗拉强度达到827 MPa,室温接头拉伸试样的断裂位置都位于焊缝区。异种接头高温拉伸试样均断裂于12Cr母材,焊缝及热影响区强度大于12Cr母材。微观组织分析结果表明,焊缝组织为γ-Ni奥氏体基体和晶界及晶内分布的析出相颗粒,主要为碳化物。而4762侧热影响区微观组织为γ-Ni奥氏体基体+γ′强化相+尺寸较大的二次碳化物颗粒,可以看到大量退火孪晶的存在。采用较小的焊接电流进行堆焊及对接焊,严格控制层间温度,减小焊接热输入,降低了熔合区及部分熔融区形成液化裂纹的趋势,接头的4762合金侧未观察到液化裂纹现象。异种接头的显微硬度值范围为218~371 HV,其最小值出现在焊缝顶层位置,最大值出现在4762合金侧的热影响区。

CAP1400自主核电次末级空心叶片制造技术研究

文章介绍了次末级叶片制造工艺流程,并详细阐述了内背弧模具设计及热压成型、装配、焊接等工序的技术要点和制造难点及解决方案,并最终试制成功,为后续空心静叶片制造提供理论支撑。

铸造镍基高温合金增材修复技术的研究现状

铸造镍基高温合金广泛用于燃气轮机与航空发动机叶片等高温部件,长时间运行过程中经常发生叶片局部损伤失效,其维修或更换成本极高。通过增材修复来恢复局部损伤叶片的性能,将极大地降低制造成本、缩短制造周期、节约资源,具有极大的社会效益和市场价值。本文针对燃气轮机与航空发动机用铸造镍基高温合金部件的服役工况与失效形式,结合铸造镍基高温合金的成分、组织与性能特点,系统分析了增材修复时出现裂纹的类型、特点及形成机理,阐述了各类裂纹的主要影响因素,从增材工艺和材料两方面分类综述了减少或避免裂纹的增材修复工艺与技术现状,分析了不同增材修复方法的优缺点与未来可能的研究热点。