电沉积锌用铅基阳极服役后表面结构演变研究

针对由于析氧反应的过电位对阳极氧化膜的高度依赖性,极大地影响了能耗这一问题,采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱(EDS)、电子探针(EPMA)和X射线衍射(XRD)对Pb基阳极(阳极含量:Pb-0.5%Ag-(0.02~0.03%)Ca-(0.01~0.02%)Sr-(0.01~0.02%)La)的表面形貌、元素分布和织构进行了表征分析,结果表明:服役后的阳极板表面出现了裂纹和大量空洞。同时还观察了阳极泥的形成可能会导致阳极表面的钝化,影响了其电化学性能。

长时服役后HR3C耐热钢的微观组织与拉伸性能变化研究

碳中和技术成为火力发电的最有效解决方式之一,HR3C奥氏体耐热钢因其具有优异的高温性能而成为超超临界机组使用的典型高温部件材料。采用SEM、TEM、EBSD等技术对未服役样品和服役时长分别为35564、67705 h的样品进行微观组织观察,同时对几种材料的室温拉伸和高温拉伸性能进行了测量。结果表明:HR3C耐热钢具有良好的高温稳定性,在晶粒组及能源革命的大背景下,超超临界发电织与未服役样品一致,仍为孪晶奥氏体组织。此外,服役后HR3C的大角晶界处出现连续分布的M23C6相,并在晶界附近观察到纳米级NbCrN相。长时服役后其室温拉伸性能和高温拉伸性能与未服役样品并无明显变化。

PE钢拉索在某建筑工程项目长期服役后材料性能研究

原北京工人体育场在2006年进行了改建,在原钢结构雨篷上增加了由梭形桁架和拉索组成的斜拉结构。2020年该体育场启动保护性改造复建,对预应力梭形灯架进行拆除,并对预应力灯架长期服役使用13年后钢拉索的材料性能进行了试验研究,结果发现除了外层PE保护层出现老化,其他性能基本达到相关标准的要求。

GH3600合金箔材在航空发动机中长期服役后组织演化

以厚度0.05 mm的GH3600合金箔材制备的隔热层壳零件为研究对象,利用光学显微镜、扫描电镜及能谱分析等检测手段,探究了随航空发动机服役400 h后氧化程度差异较大的异常和正常隔热层壳零件的组织变化规律.结果表明:服役后,正常零件和异常零件的晶粒均发生了长大;正常零件中可观察到较多的M_(7)C_(3) 相,但数量少于初始固溶态,而异常零件的M_(7)C_(3) 相几乎完全溶解;异常零件表面氧化层较厚,为双层氧化物结构,较多晶界均已氧化开裂;正常零件氧化层较薄,为单层氧化物结构,仅在表面出现沿晶的裂纹.该研究结果表明,较长时间超温服役是异常隔热层壳零件产生的原因.

超临界机组长期服役后P91钢微观组织演变研究

P91钢因优异的高温强度和抗蠕变性能,作为高温承压部件材料被广泛应用于超临界火电机组中。然而,长期在高温环境中服役会导致材料微观组织的退化,进而影响其力学性能及机组的安全运行。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针显微分析仪和透射电子显微镜等多种表征技术,分析和对比了P91钢管道在超临界火电机组中长期(66000—68000 h)服役前后的微观组织变化,并探讨了微观组织转变的机理。结合P91钢显微硬度的变化情况,研究了微观组织转变对其力学性能的影响。研究结果表明,服役前后的P91钢管道金相组织均保持典型的板条马氏体结构,但服役后P91钢中马氏体板条内的位错密度下降,且部分板条出现宽化。在析出相方面,服役前的P91钢中主要存在富Cr的M_(23)C_(6)相、富V、Nb的MX相,而服役后的P91钢中除了原有的析出相外,还在原奥氏体晶界和板条边界发现了富Mo的Laves相。另外,服役后析出相的面积分数相比服役前增加了3.06%,但析出相的数量却减少了28.1%,这主要归因于M_(23)C_(6)相的Ostwald熟化和Laves相析出长大。析出相的粗化与聚集减弱了对位错和晶界的钉扎作用,导致板条合并宽化,以及亚晶粒的形成更加容易发生。服役后的P91钢,其平均显微硬度下降了20.70 HV0.5,直接反映为力学性能的降低。一系列的微观组织的演变,是导致P91钢力学性能下降的主要原因。本研究为P91管道的长期安全服役提供了基础数据,具有非常重要的理论和工程应用意义。

服役后T梁破坏性试验全过程仿真分析

为准确模拟服役后T梁的初始裂缝对T梁实际受力过程的影响,确定结构模拟参数及初始裂缝的模拟方法和模拟值,选取了同一跨径不同初始病害等级的两片进行了单梁的破坏性加载试验,详细记录了T梁的初始裂缝分布形态及加载破坏裂缝开展过程,通过建立Abaqus空间实体有限元模型,进行全过程仿真分析研究;研究表明,采用实体单元模拟混凝土,塑性损伤本构模型、Lubliner屈服准则与非关联的流动法则来描述混凝土的塑性性能,桁架单元模拟钢筋,理想弹塑性随动强化模型,Von-Mises来体现钢筋的塑性性能,并利用加载T梁的混凝土进行钻芯取样通过力学试验确定的实际结构参数对混凝土、钢筋本构模型进行修正后,模型能够准确地模拟T梁的破坏性试验全过程;混凝土采用Kent-Park模型构建压应力-应变关系、采用过镇海模型模拟受拉应力-应变关系,选取损伤参数-塑性损伤模型模拟混凝土裂缝扩展与试验T梁实测开裂规律基本吻合;通过预加载开裂的方式,确定初始裂缝,并以实测最大裂缝长度的7/6倍来作为初始裂缝的模拟值,能够较准确地模拟结构的初始损伤力学状态。

Super304H超超临界锅炉过热器管长期服役后的显微组织及力学性能

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等,对某火电厂超超临界机组正常服役10 000h后锅炉用Super304H过热器管不同区域的显微组织和力学性能进行了分析。结果表明:未服役的Super304H过热器管中均匀弥散分布着纳米级析出相,晶界上没有析出相的聚集,具有良好的高温强度和塑性;服役后过热器管晶粒粗化,晶界处存在大量连续分布的M23C6相和粗大的Nb(C,N)相,材料的塑性明显下降。

P92钢长期高温服役后组织性能试验分析

采用化学成分分析、力学性能试验及微观组织分析等方法,分析了服役8.5万h的P92钢力学性能和微观组织,并与原始管分析结果进行对比。结果表明:P92钢经8.5万h高温服役后,除高温抗拉强度外,其他力学性能指标均满足标准对新管的要求;与原始管相比,服役管的性能已有明显劣化,室温规定塑性延伸强度下降了9.2%,室温抗拉强度下降了3.0%,室温断后伸长率下降了7.7%,室温纵向和横向冲击吸收能量分别下降了73%和65%,硬度下降了2.5%;与原始管在610 ℃相比,服役管在600 ℃的规定塑性延伸强度下降了6.1%;P92钢服役管的微观组织也有明显老化,虽然其金相组织中的马氏体组织形态仍明显,但亚结构中有局部马氏体板条发生回复,出现亚晶粒并等轴化,第二相在晶界和板条界析出较多,Laves相粗化明显。

长期服役后低压转子30Cr2Ni4MoV钢的性能研究

以1根长期服役的30Cr2Ni4MoV钢低压转子为例,通过显微组织分析、室温拉伸、高温拉伸和冲击以及韧脆性转变温度试验等方法研究了低压转子不同部位的显微组织和性能,并分析了低压转子强度和韧性变化的原因.结果表明:在低压转子电机端中心部位出现C、Cr、Ni和Mo等成分的偏析;转子不同部位的组织形态区别明显,服役时温度高的部位未发生明显的碳化物析出增多和颗粒粗化;转子不同部位的室温拉伸性能差别较大,服役时温度高的部位的拉伸强度未出现明显降低;转子外缘不同部位冲击韧性相同,但近中心孔不同部位的冲击韧性差别大;转子不同部位总冲击能量的区别主要表现为裂纹扩展能的差异,但裂纹形成能无明显区别;服役时转子高温部位的韧脆性转变温度升高;由于低压转子尺寸大,造成制造时不同部位的成分和显微组织的差别,这是导致不同部位性能差异的主要原因.

服役后的A6N01S铝合金型材焊接接头组织与性能研究

对某型号高速列车铝合金车体经过较长时期服役后的侧墙与边梁A6N01S-T5铝合金挤压型材焊接接头进行了拉伸、弯曲、硬度和疲劳性能测试,并对接头组织形态及断口微观特征进行了分析。结果表明:经过较长时期服役后的A6N01S-T5铝合金焊型材接头,其焊缝及热影响区(HAZ)微观组织形态没有发生明显变化;所有接头拉伸试件仍是在距离焊缝10 mm^15 mm的HAZ软化区域破断,其抗拉强度以及弯曲性能符合标准规定的要求;其疲劳性能测试中接头在循环次数为107条件下的疲劳极限为91.5 MPa,符合标准规范规定的不低于89 MPa的要求。

长期服役后高中压转子30Cr1Mo1V钢的性能研究

通过室温拉伸、高温拉伸和冲击等试验研究了经过长期服役后的高中压转子30Cr1Mo1V钢不同位置的性能变化,并分析了转子强度和韧性变化的原因.结果表明:转子服役温度高的部位碳化物的形貌、分布和大小均发生变化,贝氏体和铁素体中的碳化物析出、聚集或长大,而原奥氏体晶界和贝氏体与铁素体边界处碳化物析出增多,碳化物颗粒变得粗大;不同位置的拉伸性能差别不大,服役温度最高位置的拉伸强度最低,冲击韧性下降;不同部位总冲击能量的降低主要表现为裂纹形成能的降低,而裂纹扩展能区别很小;高中压转子30Cr1Mo1V钢服役时高温位置的韧脆性转变温度(FATT50)比低温位置明显升高.

服役后玻璃钢夹砂管力学性能及断口结构研究

玻璃钢夹砂管作为一种新型玻璃纤维增强复合材料,已广泛应用于输水排水工程。该材料服役过程中力学性能会发生退化,进而产生管道破裂等问题,影响管道长期使用。为探究玻璃钢夹砂管服役后力学性能的变化及破坏机理,把从退役的玻璃钢夹砂管道上切割的若干轴向和环向试样分别进行抗压、抗拉和剪切性能试验,并对试样破坏后的断口进行了SEM电镜扫描分析。研究结果表明:服役后玻璃钢夹砂管的各项力学性能均有明显降低,且由于玻璃纤维主要沿环向分布,管道环向抗压、抗拉和剪切性能均优于轴向;试样断口SEM扫描电镜分析结果表明,玻璃纤维通过对试样的约束而提高其抗压强度,通过承担拉力而提高其抗拉强度,且玻璃纤维与石英砂在环向具有更好的整体性,进而玻璃纤维对环向的增强作用明显高于轴向。因此,在复杂环境和长期服役条件下,随着玻璃钢夹砂管力学性能不断退化,由于管道轴向强度相对较低,管道更易出现环向裂缝进而导致破坏。

铍组件堆内长期服役后的尺寸测量

铍是核反应堆内的重要反射层材料,其辐照后的尺寸变化对反应堆的安全性具有重要的影响。为获得铍组件堆内长期服役后的尺寸变化,以对其堆内的服役性能评价提供基础数据,设计并加工了一套高放样品远程转运平台,使用三坐标测量机完成了绵阳SPRR-300堆内铍组件的尺寸变化测量实验。实验测量结果表明,SPRR-300堆的铍组件在服役29 a后,在最高中子通量高达6.78×10^(21)cm^(-2).的辐照环境下,铍组件外形尺寸总体上保持良好,截面有微量的收缩变形,最大形变约0.13 mm,这表明在长期中子辐照环境下,辐照蠕变是导致铍组件尺寸变化的主要原因。

服役后20号钢在低温下的力学性能研究

分析了20号无缝钢管的室温和低温力学性能,结合显微组织观察、晶粒度统计和断口分析,发现低温低应力工况下服役后20号无缝钢管的力学性能完全符合冷库用液氨管道的使用要求。

18Cr-9Ni-3Cu钢长期服役后σ相析出行为研究

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱检测和透射电子显微镜研究了18Cr-9Ni-3Cu钢在超超临界机组服役5×104h后σ相析出行为,理论方法探究了σ相析出与服役时间的关系、影响σ相析出的因素,并评估了σ相演化对蠕变强度的影响。结果表明:服役后18Cr-9Ni-3Cu钢主要析出物为MC、σ相及富Cu相,其中MC在晶界呈颗粒状析出,σ相在晶界呈不规则块状析出;服役后晶界上析出MC相会使其附近区域值升高,当≥0.900后σ相易于形核并长大,同时抑制MC生长;σ相析出主要受温度控制影响并满足JMA动力学关系,随服役时间延长,σ相析出量逐渐增加,析出速率逐渐降低;σ相在服役初期较强的强化效果随服役时间延长逐渐减弱。

长期高温服役后Cr9Mo炉管的寿命预测

近些年来,国内外对高温炉管常用的HK40、HP-Nb和Cr5Mo等材料已有颇多研究,但对Cr9Mo炉管材料,还依然集中在其焊接性能方面,而对该材料制成的炉管寿命预测方面的研究开展得较少。本文针对长期服役后的Cr9Mo材料进行了研究,并在此基础上,确定炉管材料的老化程度,根据炉管的载荷,预测炉管的剩余寿命。这些研究对Cr9Mo炉管的全周期寿命设计及高温性能预测具有指导意义。

定向凝固合金涡轮叶片服役后组织研究

涡轮叶片是飞机发动机中服役条件最为苛刻的部件,其性能关系到发动机的工作安全。因叶片服役环境复杂,服役条件苛刻,在服役中不可避免地形成各类损伤,对其服役损伤进行研究,有着重要的工程意义和经济意义。本工作选用实际服役后的定向凝固合金涡轮叶片作为研究对象,截取叶身上部高度80%横截面位置,利用SEM和EDS分析等方法进行定性和定量的微观组织分析。结果显示:该叶片存在两种不同类型的γ'相。一类γ'相尺寸小,形状规则,另一类γ'相尺寸大,形状不规则;借助对各部位γ'相进行尺寸分布表征,结合截面各部位硬度测试分析,表征了叶片不同部位间的微观损伤程度。结果表明,不同部位的服役工况不同,微观组织损伤程度不同。此外,总结和分析了在叶片个别部位出现的基体裂纹和涂层损伤等情况。

长期服役后沥青路面面层材料疲劳性能调查研究

为了研究长期服役条件下沥青混合料的疲劳性能变化情况,在对3种路面结构不同病害位置处获得的心样施加不同应力比大小的荷载作用下进行了间接拉伸疲劳实验.结果表明,合理的罩面养护能够降低沥青面层抗疲劳性能的衰减速度;直接与外部环境接触的面层抵抗小应力水平荷载的能力增加,而承受大应力水平荷载时的抗疲劳能力则显著下降;在长时间外部环境作用和行车荷载作用下,上面层沥青混合料试件对应力加载水平极为敏感,通过沥青面层材料疲劳曲线的斜率,可以很好地预测沥青路面残留疲劳特性.

用于高含硫气田的镍基合金管材服役后局部腐蚀的成因

为了研究镍基合金Incoloy 825(UNS NO8825)管材在高含硫气井井口服役后内表面局部腐蚀坑的形成原因及其服役状况,截取并纵剖服役1年后的带有焊接接头管材进行检查。通过扫描电镜观察了服役后的管体、焊接接头、焊接热影响区和腐蚀晶界横截面的微观形貌,并结合能谱仪对以上区域进行了元素分析。结果表明:(1)服役后Incoloy 825合金管材表面发生了晶间腐蚀且局部腐蚀坑内的晶间腐蚀更为严重,但却未发现硫化物腐蚀产物沉积;(2)焊接热影响区晶粒长大且晶界有析出相,但未发现局部腐蚀;(3)Incoloy 825合金管材内表面发现的点蚀为酸洗钝化处理时过酸洗造成的;(4)在服役过程中,Incoloy 825合金管材和焊接接头腐蚀轻微;(5)虽然过酸洗导致了管材内表面的局部腐蚀,但经酸洗钝化处理后的钝化膜则具有较强的耐蚀能力;(6)服役时的高温高压酸性环境不会对已酸洗钝化的Incoloy 825合金管材造成侵蚀,也不会导致局部腐蚀扩展。

长时服役后超临界锅炉末级再热器T23钢的组织和力学性能研究

目前对服役超过5万h的T23管材服役过程中的组织结构和力学性能变化研究不多。为此,以600MW超临界锅炉受热面管为研究对象,对其服役约8万h后不同位置的T23末级再热器管进行显微组织分析和常温、525℃高温拉伸性能试验,研究了该材料在长时服役后的劣化程度及迎烟侧和背烟侧在力学性能方面存在的差异。结果表明:粗大的M6C型碳化物在晶界明显聚集长大,显微组织呈现明显的老化特征。力学性能方面,所有T23管样拉伸性能出现严重劣化现象,均已不满足标准使用要求;T23管背烟侧和迎烟侧显微组织无明显差异,而迎烟侧拉伸强度较背烟侧整体偏低,表明炉内长期高温烟气作用对高温再热器管迎烟侧材质性能的影响。