超临界汽轮机低压转子0Cr17Ni4Cu4Nb钢叶片断裂原因

某超临界汽轮机低压转子次末级0Cr17Ni4Cu4Nb钢叶片发生断裂。采用宏观观察、化学成分分析、扫描电镜及能谱分析、金相检验、硬度测试等方法分析了叶片断裂的原因。结果表明:在灵活性运行工况下,机组承受的载荷频繁发生变化,造成低压缸进汽量和汽流频繁大幅波动,导致长叶型的次末级叶片在运行过程中发生颤振;次末级叶片的叶根尺寸与叶根槽不匹配,使叶根松动、叶片晃动,加剧了叶片的颤振;在两种因素共同作用下,机组出汽侧近叶根的应力集中区域萌生了裂纹,在叶片颤振产生的交变应力作用下,裂纹以疲劳的形式不断扩展,最终导致叶片整体断裂。

焊接热输入对0Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢电弧焊接头组织与性能的影响

在不同焊接热输入(9,13,17 kJ·cm^(-1))下对0Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢板进行多层多道电弧焊,研究了焊接热输入对焊接接头显微组织与力学性能的影响。结果表明:不同焊接热输入下所得焊接接头焊缝和热影响区的组织均为板条马氏体、少量δ铁素体和残余奥氏体;随着焊接热输入的增大,焊缝和热影响区的板条马氏体变粗大,δ铁素体含量增多;不同焊接热输入下焊接接头的抗拉强度和屈服强度分别约为810,600 MPa,均高于母材且符合项目规定,屈强比均小于0.9,接头的拉伸性能良好,拉伸后均在母材处断裂;随着焊接热输入增大,冲击吸收能量减小,焊接热输入为9,13 kJ·cm^(-1)下冲击断口中的韧窝尺寸略大且均匀,接头的冲击韧性更好;不同焊接热输入下焊缝的硬度为310~340 HV,其平均硬度高于热影响区和母材,随着焊接热输入的增加,焊缝和热影响区的硬度均略微降低。

冷轧变形对0Cr18Ni9奥氏体不锈钢组织与力学性能的影响

采用OM、SEM、XRD、维氏硬度计、万能试验机等研究了不同变形量冷轧对热轧态0Cr18Ni9奥氏体不锈钢组织与力学性能的影响。结果表明:随着冷轧变形量的增加,0Cr18Ni9不锈钢晶粒变形越来越明显,晶界处位错塞积不断加剧,晶界越来越模糊,组织中越来越多的奥氏体转变为马氏体。随着冷轧变形量的增加,0Cr18Ni9不锈钢的硬度、抗拉强度、屈服强度均逐渐升高,伸长率逐渐下降。冷轧变形量36%的0Cr18Ni9不锈钢的硬度、抗拉强度、屈服强度均达到最大值,分别为432.3 HV、1283.1MPa、1195.2 MPa。

热处理温度对0Cr21Al6热轧板材组织结构及性能的影响

为提高热轧态0Cr21A16合金板材的组织均匀性和塑性,以改善其高温性能及冷加工特性,分析研究了不同温度的热处理试验及组织性能。采用光学显微镜、X射线衍射仪、Gleeble高温热拉伸实验、扫描电镜和纳米压痕仪等研究了热处理前后0Cr21Al6合金板材的显微组织和力学性能。结果表明,通过热处理的方式改善0Cr21Al6合金板材的组织均匀性,在960℃保温6 min 40 s后快速冷却,晶粒平均尺寸为42μm,整体的晶粒尺寸相对于940、980、1000、1020℃热处理后较为均匀、细小,硬度和塑性达到最佳匹配,断裂韧度KIC在960℃处理下达到最佳,拥有最佳的综合性能,可有效避免生产过程中材料的脆性断裂问题。另外Gleeble实验显示1000℃以上的热处理温度不再适合于热加工。

0Cr18Ni9不锈钢钣金件的锈蚀防护工艺

针对0Cr18Ni9不锈钢深落压钣金件因热处理造成表面氧化皮较重,使用过程中出现锈蚀的问题,制定了磁力抛光、磁力抛光+钝化和钝化+磁力抛光等3种锈蚀防护改进措施,并与未处理试样进行了对比。结果表明:未处理、仅磁力抛光处理的试样经过96 h盐雾试验后腐蚀严重,经磁力抛光+钝化处理的试样经96 h盐雾试验后发生局部点腐蚀;而经钝化处理+磁力抛光的试样经96 h盐雾试验后未出现腐蚀,在960 h盐雾试验后仅出现局部锈蚀,表面依然光亮,耐盐雾时间是其余3种试样的10倍以上。

回火温度对CMT增材制造0Cr13Ni4Mo不锈钢组织和性能的影响

水轮机叶片的制造工艺与质量直接关系到其服役寿命与运行安全,利用CMT电弧增材制造技术,在固定的热输入、层间温度等焊接工艺参数下,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、0℃冲击试验和硬度试验等方法,研究了回火温度对CMT电弧增材制造0Cr13Ni4Mo不锈钢组织和性能的影响。结果表明,CMT电弧增材制造的0Cr13Ni4Mo不锈钢材料经过不同的温度回火,其显微组织都是典型的板条马氏体。随着回火温度升高,马氏体位相减弱,大量相邻马氏体板条界融合,马氏体板条合并的趋势加剧,逆变奥氏体含量增多。冲击试样以韧性断裂为主,断口处韧性断裂特征明显,分布有大量韧窝。借助扫描电镜能够清楚地观察到韧窝底部的夹杂物,EDS分析表明该圆形粒子主要为Mn、Si氧化物。冲击韧性随回火温度升高而升高,硬度先升高后降低。综合研究表明,经610℃回火处理并保温8 h的试样综合力学性能优异,满足工程实际需求。

0Cr17Ni4Cu4Nb钢的热处理及显微组织和性能

0Cr17Ni4Cu4Nb钢是沉淀硬化不锈钢,通常要进行固溶处理和时效。对0Cr17Ni4Cu4Nb钢试样和零件分别在真空炉中加热至1040℃保温90~120 min随后在压力为0.1~0.4 MPa的氩气中冷却,和在普通电阻炉中加热至同样温度保温后水冷的固溶处理,以及480℃时效处理。随后检测了试样的硬度、零件的变形量和抗拉强度。结果表明:经真空高压气冷和水冷固溶处理的0Cr17Ni4Cu4Nb钢的显微组织基本相同,由马氏体、α铁素体和残留奥氏体组成;在压力为0.1~0.4 MPa的氩气中冷却固溶处理的0Cr17Ni4Cu4Nb钢零件的硬度、变形量和抗拉强度差异很小;0Cr17Ni4Cu4Nb钢固溶处理可采用真空高压气冷代替水冷。

0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢奥氏体晶粒生长行为

研究了0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢的奥氏体化相变及加热与等温过程中晶粒的生长行为。结果表明:加热速率对实验钢奥氏体化相变的开始(As)与结束(Af)温度影响显著,随着加热速率增加,相变温度呈明显上升趋势;实验钢的奥氏体化过程存在严重的组织遗传,导致得到粗大的晶粒;在进一步升温过程中,新的奥氏体晶粒会在原奥氏体晶界自发再结晶形核并长大;新晶粒在等温过程中的生长行为可用动力学模型D^(6.6)=1.883×10^(20)t^(1.617)e^((-353691.03/RT))进行描述。

0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢静子叶片热处理工艺模拟

基于实测的0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢的基础参数,采用热处理工艺仿真软件对0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢压气机静子叶片进行了加热和冷却过程的数值模拟。揭示了静子叶片热处理过程中的三维温度场、组织场和应力应变分布随时间的变化。对残余应力的模拟结果和实测结果进行了对比。结果表明:数值模拟能较准确地预测淬火后0Cr16Ni5Mo1钢静子叶片残余应力的变化趋势,但预测应力大小的准确度仍有待提高。

0Cr18Ni10Ti不锈钢高温蠕变-棘轮交互作用试验研究

工程结构件在实际服役过程中往往会承受恒定载荷和循环载荷的双重作用,严重影响相关设备的安全运行。因此,有必要对0Cr18Ni10Ti不锈钢在350℃下进行应变和应力控制的无保持时间交变载荷试验以及具有保持时间的蠕变-棘轮交互作用试验,研究不同保持类型和保持时间对其蠕变-棘轮交互作用的影响。结果表明:应变控制下,峰谷值保持的应力响应低于谷值保持和峰值保持情形,与无保持相比下降幅度为11.4%;应力幅值在峰值保持时间为30、120和300 s的下降幅度依次为5.3%、11.4%和12.7%,下降速率随着保持时间的增加逐渐减缓。在应力控制下,峰值保持的棘轮应变演化速率相较于谷值保持和峰谷值保持更快,与无保持相比棘轮应变增幅为40.2%;棘轮应变的演化与峰值保持时间呈正相关,棘轮应变在峰值保持时间为30、120和300 s的增幅依次为40.2%、50.9%和54.0%。

0Cr18Ni9小径薄壁管对接氩弧焊接头疲劳性能分析

采用光学显微镜、拉伸试验、疲劳试验及扫描电子显微镜对不同脉冲钨极氩弧焊(P-TIG)工艺下小径薄壁0Cr18Ni9 EH油管焊接接头组织、拉伸性能,及最优工艺下EH油管接头的疲劳性能进行了分析。结果表明:不同工艺下管接头焊缝区组织均为δ-铁素体+奥氏体,且热影响区奥氏体晶粒明显粗化。采用基值电流为20 A,峰值电流为50 A,脉冲频率为0.5 Hz,占空比为70%时,小径薄壁管焊接接头拉伸性能最优,该工艺下管接头疲劳极限为106.5 MPa;疲劳断口可分为裂纹源区、稳态扩展区以及瞬断区,随着应力幅值的减小,瞬断区在疲劳断口中所占的比例逐渐减小。

0Cr17Ni4Cu4Nb钢电渣坯裂纹产生原因

0Cr17Ni4Cu4Nb钢电渣锭开坯后,在钢坯角部有裂纹产生。采用宏观观察、化学成分分析、金相检验等方法对该钢坯裂纹产生的原因进行分析。结果表明:开裂钢坯中的碳、氮、镍等元素含量较低,导致材料的铁素体含量较高,铁素体条带宽度较大;铁素体富集区的塑性较差,最终导致钢坯发生开裂。提高钢坯中的碳、氮、镍等元素的含量,可以改善钢坯的表面质量,避免产生裂纹。

0Cr12Mn5Ni4Mo3Al冷轧钢带力学性能不合格原因分析

采用金相显微镜、显微维氏硬度计、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪等检测分析设备,对0Cr12Mn5Ni4Mo3Al冷轧钢带力学性能不合格的原因进行分析。结果表明:在固溶过程中,氨气高温分解后形成的活性氮原子渗入0Cr12Mn5Ni4Mo3Al冷轧钢带表层,降低了0Cr12Mn5Ni4Mo3Al钢的马氏体转变温度,导致钢带表层的奥氏体无法转变为马氏体,大幅降低钢带的力学性能。

高频冲击对0Cr18Ni9/GH4169焊接接头残余应力和性能的影响

对3 mm厚的0Cr18Ni9与GH4169试板进行氩弧焊对接焊接,之后对试板焊接接头及附近区域进行高频冲击工艺处理,采用盲孔法对焊接试板进行残余应力检测,通过拉伸和疲劳试验,对比了高频冲击工艺处理前后的0Cr18Ni9/GH4169异种钢焊接接头力学性能的变化。试验结果表明:未经高频冲击处理的试验焊接试件焊趾残余应力均为拉应力,经过高频冲击处理之后的试验焊接试件焊趾残余应力均为压应力;经过高频冲击处理之后的试验焊接试件的抗拉强度和疲劳寿命均有明显提升,但塑性基本无变化。

0Cr17Ni7Al不锈钢时效强化工艺研究

以0Cr17Ni7Al不锈钢为研究对象,分析3种不同时效强化工艺对其组织和硬度的影响。结果显示:采用长时间低温时效(520℃保温48h,空冷)的热处理工艺后,材料内部由马氏体基体及弥散分布的合金化合物(Ni_(3)Al)组成,这种组织结构有利于提高材料的强度和硬度。经过3种不同热处理工艺后,试样的显微硬度平均值都有明显提高。其中,长时间低温时效热处理工艺下材料的显微硬度平均值最高,达到388.6HV1,与原始态相比提高了89.7%,且此时材料的抗拉强度(R_(m))、屈服强度(R_(p0.2))和伸长率(A)分别为1309MPa、1107MPa、6.9%,满足后续使用要求(R_(m)≥1100MPa)。由此可知,长时间低温时效是提高0Cr17Ni7Al不锈钢强度和硬度的最佳工艺。

0Cr18Ni10Ti钢中TiN夹杂物的危害及应对措施

浅述了Ti N给0Cr18Ni10Ti等含Ti奥氏体不锈钢使用带来的影响,并对如何降低0Cr18Ni10Ti钢中Ti N数量及评级的措施进行了分析讨论。选择适宜的原辅料、冶炼工艺流程及工艺参数,可有效降低钢中Ti N;推广应用00Cr19Ni10N是解决Ti N危害的最有效手段。

0Cr21Ni6Mn9N奥氏体不锈钢的应变强化行为

研究了不同氮含量的0Cr21Ni6Mn9N奥氏体不锈钢的塑性流变行为。结果表明,其形变强化特性可用Ludwigson模型来表示。钢在不同的应变下表现出不同的塑性流变行为,存在一个瞬变应变。当应变量低于它时,流变行为与Ludwik方程存在一个正偏差;而应变量高于它时,则符合Ludwik模型。造成这一差异的主要原因是位错滑移模式发生了改变,低于瞬变应变时为单系滑移,高于瞬变应变时为多系滑移。氮对位错滑移模式的影响主要表现为对瞬变应变的影响。随氮含量的增加,瞬变应变被推向更高的水平,这意味着氮原子使位错在更大的应变下才产生多系滑移和交滑移。

不锈钢0Cr18Ni10Ti焊接头高温、高应变率下的动态力学性能

利用带有加热装置和同步组装系统的Hopkinson压杆系统对反应堆工程管道材料0Cr18Ni10Ti焊接头的母材和焊缝进行了高温、高应变率下的动态力学性能测试.实验的应变率范围为200—3800 s^(-1),温度范围为25—600℃,得到了材料在不同温度和应变率耦合作用下的应力-应变曲线。着重考察了两种材料塑性流变应力的温度和应变率敏感性,并得到了它们的Johson-Cook(J-C)模型.实验表明,母材和焊缝材料均具有较强的热软化效应及应变强化效应,而应变率强化效应相对较弱,并且这些效应本身也受到温度的影响.温度较高时,材料的塑性流变应力受应变和应变率强化的程度减弱,在一定变形量下甚至出现降低趋势.根据热激活位错运动理论对上述现象的内在机理进行了解释和探讨,并对试样的金相组织进行了观察和分析.

ZG0Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢模拟焊接HAZ组织与性能

建立ZG0Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢焊接热影响区 (HAZ)CCT图 ,模拟不同焊接热循环条件下热影响区组织并对其硬度、冲击韧度及金相组织进行研究。结果表明 ,热影响区只发生A→M相变 ,相变开始点Ms 基本不受冷却速度的影响 ;随冷却速度的降低 ,硬度略有下降。与母材相比 ,模拟热影响区的硬度有较大幅度提高 ,冲击韧度有较大幅度下降 ;冷却速度对硬度和冲击韧度影响不大。在模拟多层多道焊接热循环的条件下 ,层道间的热处理作用不明显 ,5 90℃焊后热处理是使热影响区冲击韧度得以恢复的必要途径。

清水和含沙水中20SiMn和0Cr13Ni5Mo钢的空蚀行为

利用超声振荡空蚀实验机对两种主要的水轮机用金属材料进行了清水和含沙水条件下的空蚀行为研究．结果表明，高 硬度的０Ｃｒ１３Ｎｉ５Ｍｏ不锈钢抗清水和含沙水的空蚀性能均显著高于低硬度的２０ＳｉＭｎ低合金钢．在清水空蚀中０Ｃｒ１３Ｎｉ５Ｍｏ 不锈钢均匀脱落，而 ２０ＳｉＭｎ低合金钢不均匀脱落，表面出现明显的空蚀坑.空蚀和沙子冲蚀磨损的联合作用使得两种材料在含 沙水中的空蚀失重显著高于清水空蚀． ０Ｃｒ１３Ｎｉ５Ｍｏ不锈钢在含沙水中的空蚀孕育期显著缩短．