SA336F22CL3钢制高压换热器的制造

重点介绍SA336F22CL3钢制高压换热器制造过程中的材料技术指标、复验、焊接工艺过程控制及检验。通过选取适当的焊接、热处理及组装工艺,制成的高压换热器较好地保证了产品质量,各项力学性能指标包括焊接接头的抗回火脆性性能均达到设计要求,为同类钢材关键设备的国产化提供了借鉴。

基于应变补偿的SA508-3钢本构模型修正

在Gleeble1500D热模拟试验机上开展了SA508-3钢的热压缩试验,研究了该材料的热变形行为。试验参数为温度800~1200℃,应变速率0.001~1 s^(-1),变形量45%。根据应力-应变曲线数据,采用应变补偿法建立了SA508-3钢的修正本构模型。该模型是在综合考虑变形温度、应变速率对流变应力影响的Arrhenius本构模型基础上,引入应变对模型中各参数的影响得到的。通过对比修正本构模型的应力预测值与试验真实值之间的相关系数R、平均相对误差AARE,得出R为0.996,AARE为4.89%,证明修正后的模型具有较高的精度。

核压力容器用SA508Gr.3钢的研究进展

核反应堆压力容器是核电站重要组件且具有在全寿命周期内不可更换的特殊性。第二代核压力容器用钢在其焊缝中发现了再热裂纹,已不能够满足使用需求。因此,在此基础上通过添加Mn元素,减少Mo和Cr元素改进设计了SA508Gr.3钢,它具有高强度、高韧性和低辐照脆化敏感性等特点,目前广泛应用于核电压力容器、蒸发器和稳压器等核心构件。本文总结了SA508Gr.3钢的研究进展,重点介绍了合金元素、热处理工艺对其显微组织和力学性能的影响,并详细介绍了SA508Gr.3钢的抗辐照性能。根据核压力容器的服役环境,详细分析了热时效对SA508Gr.3钢显微组织及力学性能的影响机理。随后,总结了显微组织演化对其疲劳性能、疲劳裂纹萌生及疲劳裂纹扩展的影响机制。最后,展望了核压力容器的发展方向和需要进一步研究的内容,为提高SA508Gr.3钢的综合性能和研发下一代核电用钢提供参考。

SA508-3材料氮合金化工艺优化研究

文章针对SA508M.Gr.3CL.2材料采用氮化锰合金充氮工艺氮收得率低的情况,对氮气氮合金化工艺进行优化与实践验证。结果表明,该材料的氮合金化速率主要与钢水温度、氮气流量、充氮压力有关,控制好关键参数能使充氮速率保持相对稳定,满足实际生产的需求。

SA350-Gr·LF3 CL2法兰低温冲击吸收能量不合格的原因分析

对压力容器用SA350-Gr·LF3 CL2锻件法兰进行-101℃低温冲击试验时,发现其低温冲击吸收能量低于标准要求值。利用化学分析、金相检验、SEM、EDX分析等检验手段对不合格原因进行分析。结果表明,该锻件法兰取样进行模拟焊后热处理试验时,冷却过程中降温过慢,导致显微组织中渗碳体聚集长大,降低了材料的低温冲击吸收能量。

构筑成形工艺用高品质SA508‑3钢连铸坯试制

为满足构筑成形工艺用高品质SA508⁃3钢连铸坯开发需要,本研究突破了连铸板坯低硫、低磷与低氧纯净度控制的技术难点,通过长流程冶炼工艺,结合低拉速、低过热度以及铸坯凝固末端压下技术,实现了高纯净、高致密、高均质的250 mm厚SA508⁃3钢连铸坯技术开发。经低倍、化学成分及夹杂物检测分析,铸坯中只存在较轻的缩孔、疏松缺陷;钢中杂质元素:w(P)≤0.006%,w(S)≤0.0015%,w(T.O)≤0.0015%,w(H)≤0.0002%,碳含量波动≤0.03%;A,B,C,D和Ds五类夹杂物均≤1.0级,满足高品质核电锻件构筑成型用SA508⁃3钢的技术要求。

锻态SA508-3钢的动态再结晶预测模型

在Gleeble1500D热模拟试验机上开展了锻态SA508-3钢的单道次热压缩试验,研究了该材料的动态再结晶行为。试验参数为温度1000℃~1200℃、应变速率0.001 s^(-1)~1 s^(-1)。研究结果表明:SA508-3钢在高温低应变速率条件下均发生了动态再结晶现象。在此基础上,根据应力-应变曲线数据,建立了该材料的动态再结晶临界应变模型、动态再结晶百分数模型,结合压缩后试样的显微组织,建立了SA508-3钢的动态再结晶晶粒尺寸模型。

阳离子捕收剂反浮选一水硬铝石型铝土矿研究

以十二胺醋酸盐为捕收剂 ,SA3为抑制剂 ,研究了一水硬铝石、高岭石及叶腊石的反浮选分离。结果表明 :在 pH =6～ 8的范围内 ,SA3与十二胺醋酸盐组合 ,能抑制 90 %以上的一水硬铝石的浮出 ,而高岭石与叶蜡石的上浮率大于 80 %。作为一水硬铝石的高效抑制剂 ,SA3还具有用量少、适用性强、选择性高等特点。

SA508-Gr.3C12锻件落锤试验不合格原因分析

对材质为SA508Gr.3Cl2锻件调质态(HTMP)及模拟焊后热处理态(HTMP+SPWHT)进行落锤试验,结果在-16℃出现开裂,不满足采购技术条件及标准要求。通过化学成分分析、力学性能试验、金相检测及落锤试验等,寻找造成该不合格项的问题所在,改进工艺,达到保证产品满足技术要求的目的。

核电SA508-3钢厚壁圆筒纵向焊接残余应力分析

针对由某公司生产首次应用到核电设备上的SA508-3钢,为了获得焊接残余应力分布及规律,采用ANSYS有限元软件对60 mm厚圆筒纵焊的焊接接头进行温度场及残余应力数值模拟,并将模拟结果与相同工艺条件下焊接试验结果进行比较验证.结果表明,模拟结果与试验结果基本吻合;焊接时热源周围极窄区域温度高,梯度大,远离热源温度峰值急剧下降;圆筒外表面残余应力大于内表面残余应力;焊缝及近焊缝区的残余拉应力值较大,远离焊缝中心残余拉应力值逐渐减小;圆筒两端和中部的残余应力在方向上或数值大小上不同;这对控制圆筒残余应力提供了理论依据.

核压力容器SA508-3钢高温性能试验分析

针对由某公司生产应用于核压力容器的SA508-3钢,为了获得不同高温下的组织性能特征参数,在Gleeble1500D热模拟机上,采用凝固法对800～1 300℃共6个温度水平进行拉伸试验。结果表明,断面收缩率、应变和热强度在1 000℃时为最大值;6个试验温度下断口附近的组织是形态各异的板条马氏体;800、1 000和1 300℃试验温度下的断口剖面最大硬度分别位于距断口10、14和18 mm处,且1 000℃拉伸试样的硬度变化幅度小,其它2个试验温度下的试样硬度变化幅度较大;低温塑性的断口形貌是以沿晶脆性断裂为主;为后续焊接数值模拟工作提供参考数据有着重要的实用价值。

核电SA508-3钢研究进展

SA508-3钢具有强度高、韧性好和辐照脆化敏感性低等特性,是广泛应用的核电用钢。通过介绍其组织结构、化学成分、力学性能、冶金工艺、热处理工艺和焊接性能等几个方面,阐述了目前SA508-3钢的研究进展,为进一步提高钢的综合性能和研发下一代核电用钢提供了参考。

工艺参数对筒体纵向焊接残余应力影响的模拟研究

针对某公司生产的首次应用到核电上的SA508-3钢,为了得到筒体上各区域残余应力大小及分布规律,定量地分析工艺参数对残余应力的影响,有效地控制焊接质量,采用ANSYS有限元建立60 mm厚筒体三维模型,模拟纵向焊接过程残余应力的变化。结果表明:工艺参数变化只对焊缝内、外表面中心区域以及焊缝沿厚度方向上的纵向残余应力影响比较大,焊接速度和焊接电压对残余应力曲线上的锯齿型波动产生的影响比较明显;焊接速度对残余变形的变化幅度影响最大,焊接速度与另外两个参数对残余变形影响的趋势相反。

焊接热循环峰值温度及冷却速率对SA508-3钢粗晶区组织和性能的影响

针对核电设备用SA508-3钢粗晶区,采用热模拟技术研究了在不预热前提下二次焊接热循环峰值温度及冷却速率对粗晶区组织和性能的影响.结果表明,粗晶区在经历不同峰值温度及冷却速率的焊接热循环后,其显微硬度与冲击韧性起伏较大,是SA508-3钢焊接接头中性能极不稳定的区域.粗晶区在经历峰值温度600~700℃的二次焊接热循环后可以获得较好的强韧性匹配.t8/5为10 s时,粗晶区在经历峰值温度750~950℃的二次焊接热循环后,在晶界附近形成的隐晶马氏体以及晶粒的进一步粗化,使得综合性能最差,应加以避免.

反应堆压力容器用钢的淬透性问题

利用Formastor-FⅡ全自动相变测量装置测试了SA508-3钢和SA508-4N钢的相变点,得出了两种核压力容器用钢的完整CCT曲线,并在试验基础上对SA508-3和SA508-4N钢的淬透性极限问题进行了探讨。结果表明:SA508-4N钢的强度、低温韧性、淬透性极限相比于SA508-3钢有显著提高。随着反应堆压力容器向大型化和一体化方向发展,具有更高强韧性和淬透性的SA508-4N钢将可能逐步替代SA508-3钢而获得工程应用。

焊接热循环对SA508-3钢临界粗晶区组织和性能的影响

针对核电设备用SA508-3钢临界粗晶区,采用热模拟技术研究了不预热下焊接热循环对临界粗晶区组织和性能的影响.结果表明,临界粗晶区在原奥氏体晶界上析出了项链状的隐晶马氏体组织,使其性能恶化,是焊接接头中最为薄弱的区域.临界粗晶区在经历峰值温度400~650℃的焊接热循环后,冲击韧性得到明显的改善,此时可以获得良好的强韧性匹配.在SA508-3钢多层多道焊接过程中,通过合理控制层道间焊接热循环条件,可有效改善临界粗晶区组织和性能.

核电SA508-3钢焊接连续冷却转变曲线的分析

针对首次应用到核电上的SA508-3钢,在Gleeble1500D热模拟机上,采用膨胀法测定了SH-CCT曲线,获得了焊接工艺特征参数t8/5从3.75-20 000 s范围内的焊接热影响区组织变化规律.结果表明,获得全部马氏体相变的冷却时间为15 s,全部贝氏体相变的冷却时间60 s〈t8/5≤3 000 s,全部铁素体和珠光体相变的冷却时间为6 000 s;当t8/5≤100 s时,焊接热影响区硬度高于350 HV,存在淬硬和裂纹敏感性;当t8/5≥20 000 s时,焊接热影响区硬度小于母材硬度,易出现软化现象.

京杭运河苏北段溢油扩散数值模拟研究

基于Mike21/3SA模块建立京杭运河苏北段溢油扩散数学模型,预测溢油突发事故油膜漂移轨迹和扩散范围。研究结果表明:水动力场、风场对内河溢油扩散有着重要的影响;流速对油膜的漂移过程起主导作用,油膜移动速度随着水流流速的增大而增大;不利风向作用下,油膜下游漂移影响范围明显增大;一旦发生漏油事故,应及时监测溢油河段水流状况与气象条件,及时采取应急救援措施。

SA508-3钢回火焊道技术焊道搭接量的分析

针对核电设备常用钢种SA508-3钢,采用钨极氩弧自动焊接方法,对该钢种在使用回火焊道焊接技术修复时的焊道搭接量进行了分析。试验结果表明,焊道搭接量在0%~30%时,相邻的焊道间有明显的凹坑的存在,在后续焊道的焊接过程中容易出现未熔合问题;焊道搭接量达到70%时,焊道表面向瘤状发展,不利于后续焊道的排布,焊道几何尺寸的排布使得回火焊道焊接技术无法实施;焊道搭接量在40%~60%时,焊道分布相对平直,显微硬度及淬硬组织分布均匀,利于回火焊道技术的实施。

试样尺寸对SA508-3钢焊接接头断裂韧度的影响

针对大型核容器SA508-3钢焊接接头断裂韧度进行了研究.结果表明,在大试样条件下,母材、焊缝金属及热影响区的断裂韧度存在差异,焊缝金属的断裂韧度优于热影响区,母材的断裂韧度最低.试样几何尺寸直接影响裂纹尖端的应力状态,小试样时裂纹尖端处于平面应力状态,母材、焊缝金属及热影响区全部呈韧窝断裂,表现出良好的塑性;大试样时裂纹尖端处于平面应变状态,母材断口特征转变为准解理与解理混合断裂,热影响区为典型的准解理断裂,焊缝为韧窝断裂.