热处理对激光熔覆GX4CrNi13-4显微组织和力学性能的影响

激光熔覆凭借低成本、高效率被激光再制造领域重点关注,激光熔覆制造的GX4CrNi13-4马氏体不锈钢是一种核电站中应用广泛的结构材料。为改善激光熔覆制件低塑性问题,需进行热处理组织结构调控,改善其力学性能。采用激光熔覆技术制备了GX4CrNi13-4不锈钢样品,对其热处理组织开展调控研究。首先通过热膨胀试验推导出该合金的奥氏体相变开始温度为620℃,作为热处理工艺开发的基准参考温度。分别制定了固溶时效(1050℃保温1 h+550℃保温4 h,简称固溶时效处理)和单时效(620℃保温2 h,简称单时效处理)两种热处理工艺,对比研究了热处理对覆层金属显微组织和力学性能的影响作用。然后采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对热处理后的显微组织结构和物相分布等进行表征,并对热处理前后的样品进行室温拉伸性能测试。结果表明:激光熔覆GX4CrNi13-4马氏体不锈钢沉积态样品基体组织主要为马氏体/铁素体双相组织,铁素体相呈连续网状结构,沿马氏体晶界析出,此外还存在少量残余奥氏体。经固溶时效热处理后,基体仍主要由马氏体和铁素体组成,但连续网状铁素体发生分解,且出现大量微米级马氏体晶内析出物,这导致材料塑性略有提升,但强度显著下降。对覆层样品进行单时效热处理,由于温度处于奥氏体相转变临界温度,样品中产生了逆变奥氏体相,该相在拉伸过程中引发相变诱发塑性(Transformation Induced Plasticity,TRIP)效应。此外,单时效处理后沿马氏体析出的网状铁素体进一步得到分解,呈离散分布。TRIP效应和铁素体分解的共同作用下,有效改善了激光熔覆GX4CrNi13-4不锈钢的塑性同时使得强度被较好地保持。激光熔覆工艺在修复和再制造领域具有广泛的应用前景,但熔覆过程的高冷却速度、复杂的热循环对材料的组织结构产生影响,使得修复件往往具有高强度但塑韧性不足。开展合适的热处理组织性能调控是改善材料综合力学性能的有效手段,在激光熔覆GX4CrNi13-4不锈钢的热处理工艺研究中,选择奥氏体相变温度作为时效温度,利用逆变奥氏体TRIP效应和网状铁素体分解的联合作用,获得强度-塑性匹配的良好力学性能。

CLAM钢等离子焊接接头组织与性能

以低活化马氏体(CLAM)钢为研究对象,采用等离子弧焊接方法研究该材料的焊接接头微观组织和性能.发现采用等离子弧焊焊接可以获得成形性良好、无缩孔、裂纹等缺陷的焊缝.对焊接接头的显微结构、硬度和冲击性能进行测试分析,结果表明焊缝区为回火马氏体组织,经760℃/30 min焊后热处理,焊缝区硬度由480 HV左右下降到320 HV,冲击韧性明显提高.

反应堆堆内构件仪表套管焊接变形的控制

针对核电厂反应堆堆内构件不锈钢仪表套管柱在自由状态下焊接时,较易出现焊接变形的不符合项,提出一系列包括优化焊接工艺和参数等的控制焊接变形措施。焊接后的液体渗透检验、射线照相检验及尺寸检查结果表明,按此改进工艺焊接的仪表套管柱无缺陷存在;焊接变形量大大减少,位置度、尺寸精度均符合设计要求。

医院中子照射器建造

医院中子照射器装置于2007年开始建造,2008年12月完成了反应堆厂房建造,2009年3月完成了相关系统的安装和调试。2009年12月7日首次达到临界,2010年1月22日达到满功率运行。物理调试结果表明,医院中子照射器反应堆最终后备反应性为4.2 mk,满功率最大可连续运行时间为12 h,功率波动小于0.3%;4.2 mk反应性释放实验表明,反应堆在229 s时达到85.7 kW的最大峰值功率,随后,由于燃料元件多普勒效应和慢化剂的负温度效应会非能动地把功率限制在允许的安全水平之下,反应堆具有良好的固有安全特性。

医院中子照射器性能与特性

介绍了医院中子照射器及其相关系统的设计情况,描述了医院中子照射器的性能和特性。为验证医院中子照射器的固有安全特性,进行了4.2 mk反应性释放实验。实验结果表明,反应堆功率快速上升,在229 s时,功率达到85.7 kW峰值,随后,由于燃料元件多普勒效应和慢化剂的负温度效应会非能动地把功率限制在允许的安全水平之下。满功率运行时,各个工艺房间γ剂量率小于1μSv/h,且中子剂量率为本底水平,具有低辐射特点。

铜-钨/不锈钢热等静压焊接界面组织的研究

用扫描电子显微镜和能谱仪对钨和铜以及不锈钢的热等静压焊接试样的焊接界面进行了分析研究。对不同工艺条件下和不同材料的焊接界面进行了对比分析。结果发现 ,钨和铜合金的结合主要是物理结合 ,它是靠高温高压下 ,材料表面微观的凹凸不平而产生的犬齿交合结合在一起的 ,扩散结合只占很少的部分 ,铜和不锈钢的焊接界面由于添加了镍的中间层 ,因而有较好的扩散。

16MND5/309L/308L/Z2CND18-12N异种金属焊接件的组织和性能

对国内按照法国核电技术制造的16MND5/309L/308L/Z2CND18-12N异种金属焊接件的化学成分、显微组织及力学性能进行了测试分析。结果表明:焊接件各部分的化学成分均符合相关标准技术要求,16MND5/309L界面附近的化学成分存在显著变化;母材16MND5低合金钢和Z2CND18-12N不锈钢的显微组织分别为上贝氏体和等轴奥氏体,309L和308L不锈钢焊缝的显微组织主要为枝晶状奥氏体,其上分布着少量δ-铁素体,16MND5/309L界面区域形成了马氏体薄层;焊接件的硬度存在不均匀性,16MND5/309L界面区域的硬度最高。最后分析讨论了异种金属焊接件界面区的碳迁移和其他性能。

CR-39测量中子能谱响应函数的计算

在一定的化学和电化学蚀刻条件下 ,计算了由聚乙烯、铅 (金 )和CR - 39组成的叠层探测器的响应函数 (1— 2 0MeV)。计算结果表明 ,叠层探测器的响应函数分布近似为高斯分布 ,由铅组成的探测器的响应函数的半高宽比由金组成的探测器的响应函数的半高宽窄 。

热核聚变反应堆关键结构件的连接技术进展

综述了热核聚变反应堆关键结构件——面向等离子元件在连接方法、工艺及机理方面的现状,分析了存在的问题,并对今后的研究进行了展望。

CR-39对各向同性中子的能量响应研究

建立了由聚乙烯、铅和CR-39组成的叠层探测器探测各向同性中子能谱模型,计算了叠层探测器对各向同性中子的能量响应以及叠层探测器的能量分辨率。计算结果表明,叠层探测器的响应和能量分辨率与中子能量、聚乙烯以及铅衰减层厚度有关。聚乙烯厚度不变,响应峰值和能量分辨率随铅的厚度增加而变小;铅的厚度不变,响应峰值和能量分辨率随聚乙烯厚度增加而变大,且响应函数形状改变。

固体径迹探测器测量束流装置内的中子通量密度

在微型反应堆零功率装置上搭建了硼中子俘获治疗拟采用的热中子束流装置。利用固体径迹探测器(SSNTD)测量了束流装置中心轴线上不同位置处的中子通量密度。结果显示,在束流装置入口处中子通量密度为5.39×107cm–2·s–1时,出口处热中子通量密度为5.63×104cm–2·s–1,热中子通量密度衰减到入口处的1/957。而利用热释光(TLD)方法和MCNP/4B程序测量和计算结果分别为1/1032和1/972。

核电站异材焊接件的破裂问题与应力腐蚀评价方法

奥氏体合金/低合金钢异材焊接件用于核电站的一些关键部位,组织复杂而受力苛刻。本文简要综述这类焊接件的材料学特性、在核电实际运行环境中发生腐蚀破裂的状况、应力腐蚀破裂评价方法。

二氧化碳气体保护焊在锅炉水冷壁焊接中替代焊条电弧焊的可行性分析

本文通过实验手段证明了CO2焊在锅炉水冷壁焊接中替代焊条电弧焊的可行性,及二氧化碳气体保护焊具有高效、低成本、节能等特点。

医院中子照射器试运行

医院中子照射器及其辅助系统于2010年年初完成热调试试验,随后投入试运行至今,共开堆99次(天),累积释放能量1 832.42 kW.h(折合积分中子注量为2.198 9×1017cm-2)。试运行期间实验数据显示,医院中子照射器及其辅助系统满足规定的运行限值和条件,未发生任何事故,具有很好的安全性与可靠性,达到了设计要求。

CRDM上端Ω焊缝返修堆焊残余应力分析

针对一项自主研发的核电厂控制棒驱动机构(CRDM)上端Ω焊缝堆焊维修技术,本文采用XRD测试法和焊接数值模拟法进行了应力分析评价。研究结果表明,应力计算值与实测值吻合程度达86.4%,焊接模拟计算结果具有实际参考价值。整个堆焊构件的残余应力呈轴对称分布,堆焊构件平均应力水平约为100MPa,应力超过400MPa的区域小到可以忽略。堆焊技术造成试件的变形量最大不超过0.32mm,即构件基本不发生变形。经实测,在CRDM的工作状态下,整个堆焊构件的表面应力最终得以释放,全部转化为压应力。

Q235钢与1Cr18Ni9Ti不锈钢异种钢焊接接头性能的研究

主要研究Q235钢与1Cr18Ni9Ti不锈钢焊接中存在的焊缝金属化学成分不均匀和熔合区塑性降低(脆性层)这两个问题。采用焊条电弧焊进行焊接,然后对焊接接头进行宏观和微观研究。实验表明,制定合理的焊接工艺,可以在一定程度上控制热影响区晶粒的长大趋势,从而提高Q235和1Ci18Ni9Ti异种钢的焊接性。

中子束流装置对反应堆临界影响实验研究

在微型反应堆零功率实验装置上采用外推临界法和周期法,测量了在微型反应堆外添加或去掉中子束流装置时反应性的变化值,研究了不同材料的中子束流装置对反应堆临界的影响变化,实验结果可用于检验反应堆理论计算和孔道设计。

特殊中子束流装置特性研究

利用金箔活化法测量了特殊束流装置中心轴线上不同位置处的热中子通量密度比、金镉比、锰镉比以及出口处γ/n的剂量比。束流装置出口处的热中子通量密度约为入口处的1/1019,出口处γ/n的剂量当量比约为21%。将束流装置出口与入口处热中子通量密度的实验结果与用MCNP/4B程序计算结果进行了比较,两者相差约为5%。

NYZ—18医用加速管的焊接

叙述了ＮＹＺ－１８医用加速管焊接的一系列技术要点．根据焊接设备特点和工艺要求，确定加速管分为几段焊接；段和段之间的对接焊缝尽可能选择在观察窗附近，以便于观察焊料熔化状态。还要远离氢炉温度偏低区域，避免焊料不完全熔化．强调装配过程中焊接面相互之间要良好接触；吊装时尽可能使焊接面与中垂线相互垂宜，减少环、片之间的变形和位移，保证焊缝的气密性；短段和整根加速管入炉前、焊接后都必须检查直线度，及时校正．

异种金属焊缝超声爬波检测技术

为了有效解决核电厂异种金属焊缝表面、近表面缺陷的检测问题,开发了一种新型的超声爬波检测技术,并对其性能进行了试验验证。结果表明,采用超声爬波技术能有效检测出异种金属焊缝表面、近表面存在的类似液体渗透检测所发现的线性缺陷,能有效确定缺陷深度、长度和高度。超声爬波检测技术的有效覆盖深度达到0～9mm,能有效检测出焊缝中存在的当量面积大于3mm2以上的平面性缺陷,实现了对自身高度大于2mm的平面性缺陷高度尺寸的精确测量。