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%。

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.

0Cr18Ni10Ti不锈钢焊接接头的显微硬度研究

利用带有正四棱锥形金刚石压头的Vickers显微硬度计对0Cr18Ni10Ti不锈钢焊接接头的焊缝、母材、熔合区及热影响区的压痕尺寸效应进行了研究,实验载荷为0.098—4.9 N,载荷保持时间均为10 s.结果表明,接头各区域的显微硬度在较小的载荷下随实验载荷的增加而减小,当载荷超过1.96 N时各区域硬度值基本保持恒定.采用PSR模型对接头各区域硬度值随载荷的变化规律进行了较为准确的描述,得到的HV_(PSR)与1.96 N载荷下的实验结果间的误差小于3%.在2.94 N的实验载荷下沿垂直接头方向连续进行了微压痕测试,得到接头在不同位置处的显微硬度分布曲线,并对接头的金相组织进行了观察和分析.

0Cr18Ni10Ti不锈钢源壳TIG焊接温度场数值模拟及试验验证

针对0Cr18Ni10Ti不锈钢放射源源壳钨极氩弧焊(TIG)焊接过程,采用ANSYS有限元软件对焊接温度场进行数值模拟分析,建立了非稳态TIG焊接熔池形态的数值分析模型,分析中引入了热焓和表面分布高斯电弧热源模型,初步计算了焊接电流和焊接速度对焊接温度场分布的影响。通过比较焊缝有效熔深的测量结果和计算结果,验证了所建模型的正确性和可靠性。以计算结果为基础,对焊接工艺参数进行优化,建立了0Cr18Ni10Ti不锈钢放射源源壳的焊接工艺路线。

0Cr18Ni10Ti管道钢的随机循环本构模型

通过完成增量步应变控制疲劳试验,研究了新管道钢0Cr18Ni10Ti的随机循环本构关系。试验验证了以前在焊缝金属试验中的发现与推断,即工程材料的循环本构存在随机性,与循环应变-寿命关系的随机性一样,是固有的疲劳现象。拓展以前赵等人的工作(Nucl. Eng. Des., 2000, 199(3): 315-326),基于Ramberg-Osgood方程及其修正形式,提出了任意存活概率和置信度的随机循环本构模型及参数的求解方法。模型包括存活概率-应变-寿命曲线、置信度-应变-寿命曲线和存活概率-置信度-应变-寿命曲线。试验数据分析验证了模型的有效性和实用性。

0Cr18Ni10Ti不锈钢热浸镀铝及高温扩散后的高温氧化行为

为提高0Cr18Ni10Ti不锈钢的抗高温氧化能力,采用熔剂法在0Cr18Ni10Ti不锈钢表面制备热浸镀铝层,并经950℃、2 h高温扩散。采用SEM、EDS对热浸镀铝高温扩散试样及不锈钢试样900℃氧化不同时间的表面、截面进行了形貌观察及成分分析。结果表明:镀铝高温扩散试样的氧化动力学曲线较平缓且氧化增重较小;0Cr18Ni10Ti不锈钢经900℃、100 h氧化后表面主要由Fe2O3组成,氧沿晶界向内扩散产生内氧化;镀铝高温扩散试样900℃氧化期间,表面主要由Al2O3氧化膜组成,有效地阻止了合金元素与氧的互扩散,Ni元素在Fe Al层与Al固溶层富集阻碍了Fe Al合金层Al向基体扩散,使镀铝高温扩散试样Fe Al合金层经900℃、100 h氧化后Al元素贫化量较少。镀铝高温扩散试样900℃、100 h下的抗氧化性能优于0Cr18Ni10Ti不锈钢。

平均应变对0Cr18Ni10Ti管道钢随机应变-疲劳寿命关系的影响规律

试验研究了平均应变对0Cr18Ni10Ti管道钢随机应变-寿命关系的影响规律.从节约试样和试验费用角度,采用改进的极大似然疲劳试验法,应变比分别为-1、-0.52、-0.22、0.029、0.18和0.48的条件下,完成了104个试样的应变控制疲劳试验.在材料具有完全平均应力松弛特征、现有平均应变理论无法表征其影响情况下,首先基于Coffin-Manson方程,应用广义极大似然法有效地测定出各应变比下材料的随机应变-寿命关系.通过比较各应变比下疲劳寿命均值、对数疲劳寿命均方差和概率疲劳寿命,揭示出0Cr18Ni10Ti管道钢高可靠性时,应变比大于0有大约1.3～1.6的正面效应,小于0为负面效应.现有平均应变效应研究仅考虑疲劳寿命均值可能给出错误评价;必须综合考虑均值、均方差和样本量3因素才能给出合理评价.

平均应变对0Cr18Ni10Ti钢随机循环应力-应变关系的影响规律

试验研究了平均应变对0Cr18Ni10Ti管道钢随机循环应力-应变关系的影响规律。从节约试样和试验费用角度,提出了改进的极大似然疲劳试验法,以应变比分别为–1、–0.52、–0.22、0.029、0.18和0.48完成了104个试样的应变控制疲劳试验。揭示出材料具有Masing行为和完全平均应力松弛特征,现有平均应变理论无法表征其影响。因此,首先基于Ramberg-Osgood方程,应用广义极大似然法有效地测定出各应变比的材料随机循环应力-应变关系。通过比较各应变比的循环应力幅均值、循环应力幅均方差和概率循环应力幅,揭示出高可靠性管理时,平均应变具有降低循环应力幅作用,应变比接近0时最显著,偏离逐渐减弱。说明了研究平均应变效应,仅考虑均值,可能给出错误评价;必须综合考虑均值、均方差和样本量3因素才能给出合理评价。

高温扩散对0Cr18Ni10Ti热浸镀铝抗高温氧化性能的影响研究

采用熔剂法对0Cr18Ni10Ti热浸镀铝。通过高温热重分析仪对热浸镀铝试样、热浸镀铝经扩散退火处理后的试样及0Cr18Ni10Ti不锈钢试样900℃×24h短期氧化行为进行了研究,采用EDS、SEM对截面进行了能谱分析及形貌观察,利用XRD对表面进行了物相分析。研究结果表明,热浸镀铝经950℃×2 h高温扩散试样及不锈钢900℃×24 h氧化动力学曲线均符合抛物线规律,热浸镀铝经950℃×2 h高温扩散提高了0Cr18Ni10Ti不锈钢的抗高温氧化性,Fe Al金属间化合物具有较好的抗高温氧化性能。热浸镀铝未经950℃×2h高温扩散,试样表层富铝层较疏松。

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。

加工工艺对0Cr18Ni10Ti不锈钢管高温拉伸性能的影响

文章研究了拉拔变形量、固溶温度及矫直次数对0Cr18Ni10Ti不锈钢管320℃高温拉伸性能的影响。结果表明:随着拉拔变形量的增大,0Cr18Ni10Ti不锈钢管的屈服强度和抗拉强度明显降低,延伸率显著升高;随着固溶温度的升高,0Cr18Ni10Ti不锈钢管抗拉强度先升高后降低,屈服强度升高,延伸率降低;随着矫直次数的增加,0Cr18Ni10Ti不锈钢管的高温抗拉强度先降低后变化不大,高温屈服强度略有升高,延伸率变化不大。

TA17/0Cr18Ni10Ti螺纹管钎焊接头的残余应力有限元分析

采用有限元模拟软件Msc.Marc,对使用高银基钎料钎焊的TA17钛合金和OCr18NilOTi不锈钢螺纹管接头的残余应力分布进行了分析。结果表明,螺纹管钎焊接头钎料层中心区域为等应力分布区,该区域应力值达到钎料的屈服强度值。整个螺纹管接头的高应力区域位于钎料层两侧。外套管内螺纹段的高应力区域位于靠近内螺纹的牙顶和牙底区域,且牙底区域的应力比牙顶的应力稍大;内套管的外螺纹牙底区域的残余应力值最大。OCr18Ni10Ti外套管的高应力区域应力值小于TA17内套管高应力区域的应力值。

0Cr18Ni10Ti不锈钢热浸镀铝高温短期氧化行为

采用熔剂法对0Cr18Ni10Ti热浸镀铝,通过SETSYS Evolution高温热重分析仪对0Cr18Ni10Ti热浸镀铝及0Cr18Ni10Ti不锈钢在900℃×24 h、1000℃×24 h短期氧化行为进行了研究,采用EDS、SEM对表面、截面进行了能谱分析及形貌观察。研究结果表明,热浸镀铝及不锈钢900℃×24 h、1000℃×24 h氧化动力学曲线均符合抛物线规律,热浸镀铝900℃×24 h、1000℃×24 h氧化速率分别为2.419×10-12mg/cm2·h、1.483×10-13mg/cm2·h,0Cr18Ni10Ti不锈钢900℃×24 h、1000℃×24 h氧化速率分别为3.927×10-12mg/cm2·h、6.49×10-12mg/cm2·h。热浸镀铝提高了0Cr18Ni10Ti不锈钢的抗高温氧化性。热浸镀铝900℃×24 h、1000℃×24 H高温氧化分别生成θ-Al2O3氧化物及θ-Al2O3和α-Al2O3的混合物。

碳含量及热处理工艺对0Cr18Ni10Ti力学性能和组织的影响

研究了碳含量及热处理工艺对0Cr18Ni10Ti钢组织和力学性能的影响规律。结果表明,合金元素碳可以有效抑制晶粒长大,有利于提高力学性能,同时降低钢中铁素体含量。固溶温度低于1080℃时,钢的晶粒尺寸较细小,强度较高;固溶温度超过1080℃,晶粒迅速长大,强度明显降低,塑韧性有所提高。综合考虑后认为,碳含量应控制在0.05%~0.07%,固溶温度为1050~1080℃。

0Cr18Ni10Ti细化晶粒的途径探索

文章主要讨论了OCr18Ni10Ti的晶粒细化问题。针对一批该材料盲板、法兰晶粒度等级要求高这一问题，先采用小试样在实验炉内进行了多次工艺实验，找出最佳工艺方案，随后引用到生产实际中，满足了该批零件的晶粒度要求。

热处理工艺对铸造0Cr18Ni10Ti不锈钢组织性能的影响

铸造0Cr18Ni10Ti不锈钢虽然经过单一的固溶处理可以改善其耐腐蚀性能,但仍不能满足应用要求。本文利用优化的固溶处理与固溶+稳定化复合热处理来提高0Cr18Ni10Ti的耐腐蚀性能,并对试样进行金相、硬度和腐蚀试验,分析对比得出:在1 020℃×1.5 h固溶处理+890℃×2 h稳定化处理,试样有最优的耐蚀性。

0Cr18Ni10Ti管道钢的结构静强度可靠性评估

针对管道钢(0Cr18Ni10Ti),采用(对数)正态分布可靠性评估方法,根据已有试验数据,给出了结构静强度(屈服强度和抗拉强度)的可靠性估计,同时也给出了延伸率和断面收缩率的可靠性估计。该评估结果可用于0Cr18Ni10Ti管道钢可靠性预计。

0Cr18Ni10Ti不锈钢导向管固溶处理设备和工艺研究

300兆瓦燃料组件控制棒用0Cr18Ni10Ti不锈钢导向管及通量测量管工艺要求在轧制成12.91 mm×0.5 mm规格后,进行固溶处理,需要控制加热温度和时间。但是由于系统不能直接控制管材温度,所以将固溶加工的参数确定为电流和时间。并通过设备工作原理分析和工艺试验验证,得出了加热温度、加热时间、电流等工艺参数的较合理匹配值,为其他规格核用材料的固溶处理提供参考。

晶粒大小对0Cr18Ni10Ti不锈钢管力学性能的影响

研究了晶粒大小对0Cr18Ni10Ti不锈钢管室温和高温(320℃)拉伸性能的影响。结果表明:在相同程度的冷变形加工下,当不锈钢管晶粒度由12.0降低为7.5级时,随着晶粒尺寸增加,钢管的室温抗拉强度由760 MPa降低为614 MPa,屈服强度由525 MPa降低为456 MPa,而伸长率由31%增加为40.5%。高温抗拉强度和屈服强度分别由565和490 MP降低为477和400 MP,其伸长率由6.5%增加为18%。因此,为提高不锈钢管综合力学性能应对其晶粒尺寸进行合理控制。