天然气场站用1Cr18Ni9Ti管道全自动横焊接头组织与性能

为了提高焊接效率和焊接质量,采用全自动钨极氩弧焊对天然气场站用1Cr18Ni9Ti管道进行横焊试验,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和背散射电子衍射仪(EBSD)对焊接接头的组织进行观察,并对焊接接头进行拉伸、弯曲、硬度和冲击等力学性能测定。结果显示,焊接接头根焊焊缝主要为等轴晶奥氏体,填充盖面焊缝主要为柱状晶奥氏体;焊缝中大于15°晶界占比67.816%,且晶界取向差多为40°~45°;焊接接头抗拉强度均高于710 MPa,面弯和背弯均未出现裂纹,焊缝和HAZ冲击功高于100 J,硬度低于190HV10;点蚀试验结果表明其不宜在高氯离子环境下长期使用。研究表明,采用全自动脉冲钨极氩弧焊对天然气场站用1Cr18Ni9Ti管道进行2G位置横焊,焊接接头力学性能满足相关标准和生产需求。

1Cr18Ni9Ti管板的孔加工

从刀具材料和工艺两方面分析了1Cr18Ni9Ti管板的孔加工问题,合理地刃磨出三尖两刃型钻头,制定出两块管板叠合加工工艺措施,给出了适宜的钻孔工艺参数及冷却方式。

烧碱蒸发器1Cr18Ni9Ti管污垢热阻的特性

按正交实验方法,在NaC l晶体质量浓度为60、40、15 kg/m3,温度为42、70、85℃,速度为2.5、2.0、1.5 m/s的9种不同组合工况下研究了烧碱蒸发器1Cr18N i9Ti换热管污垢热阻的特性。结果表明:1Cr18N i9Ti换热管污垢的热阻随时间的延长曲线呈渐近线,且没有明显的诱导期;流速对污垢热阻的影响最大,其次是浓度。通过回归分析,得出了污垢预测模型。

1Cr18Ni9Ti管材拉伸试验及断口形成的有限元分析

目的研究管材在单向拉伸失稳过程中的应力应变分布及断口形状。方法在1Cr18Ni9Ti管材轴向拉伸试验的基础上,利用ABAQUS进行了拉伸全过程的有限元模拟分析。结果管材拉伸失稳阶段,细颈区内侧壁附近三向主应力均大于相应的外侧壁主应力;初始裂纹率先产生在内侧壁表面附近的某一区域。结论 1Cr18Ni9Ti管拉伸断裂具有剪切断裂倾向,多数试样断面与拉伸轴倾斜约±45°,拉裂裂纹从内侧壁附近开始向外侧壁扩展,最终断裂线往往不在同一平面上。

1Cr18Ni9Ti管弯曲壁厚减薄的有限元模拟与试验分析

根据塑性成形理论,求得管材弯曲成形过程中壁厚变薄量的简单近似解,给出了弯管外凸侧壁厚减薄与相对弯曲半径和原始管壁厚度之间的定量关系。借助于有限元方法进行比较分析,并利用实际弯曲试验测试结果对近似计算公式加以初步修正。

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。

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。

1Cr18Ni9Ti不锈钢氮气瓶支架断裂原因分析

利用扫描电镜和光学显微镜的等分析设备,研究1Cr18Ni9Ti不锈钢氮气瓶支架断口的组织形貌,分析了基体成分和性能。研究表明断裂原因为在支架铆接部位的局部尺寸减薄,降低了构件的承载能力,诱发裂纹最终导致疲劳断裂,并提出相应的解决措施。

异种不锈钢1Cr18Ni9Ti/Mn-Ni-Cr/1Cr21Ni5Ti钎焊接头的组织和性能

针对液体火箭发动机燃烧室的焊接制造,采用Mn-Ni-Cr箔材钎料对异种不锈钢1Cr18Ni9Ti与1Cr21Ni5Ti进行了钎焊实验,研究了工艺参数对接头微观组织结构的影响规律,揭示了焊缝区缺陷、第二相的形成过程。通过力学性能测试获得了接头组织结构与力学性能的响应关系,确定了钎焊的最佳工艺参数为1190℃、30 min,其爆破压力达到80 MPa。利用SEM、EDS以及EBSD等表征手段对断口形貌进行了分析,研究了不同工艺规范下接头的断裂机理,为不锈钢燃烧室的焊接制造提供了工艺理论基础。

基于1Cr18Ni9Ti的液压导管焊接工艺研究

用1Cr18Ni9Ti制备承压液压导管,研究钨极氩弧焊参数对接头显微组织、力学性能的影响,模拟导管对接形式,用1.5 mm平板对接未开坡口,改变焊接电流与保护气流量,焊后对接头进行目视、拉伸、金相试验。结果表明:焊接电流为45~65 A时可获得熔透的对接接头,焊缝成型美观、背面保护良好、目视合格。焊接电流由45 A增至55 A,再增至65 A时,焊缝宽度由0.60 cm减至0.46 cm,再减至0.32 cm。保护气流量由12 L/min增至15 L/min时,焊缝宽度由0.46 cm减至0.35 cm。母材组织由条带状铁素体与奥氏体组成。热影响区由条带状铁素体与粗大的奥氏体组成。熔合区组织由块条状的铁素体、粗大的板条魏氏铁素体、粒状贝氏体及少量的针状铁素体组成,该区的塑性差、韧性低,是焊接接头性能薄弱处。焊缝区主要为先共析铁素体、针片状魏氏铁素体、块状魏氏铁素体及细小的针状铁素体构成。板厚为1.5 mm的1Cr18Ni9Ti不锈钢板,用焊接电流为55 A、保护气流量为15 L/min得到的对接接头抗拉强度最好,为376 MPa。

1Cr18Ni9Ti不锈钢离子氮化化学处理过程模拟仿真

使用UG建立三维模型,有限元分析软件ANSYS进行不同温度下的1Cr18Ni9Ti不锈钢离子氮化过程中的温度场、应力场以及应变场的数值模拟。模拟结果表明,不同氮化温度得到的温度场分布均匀,随着氮化温度由440℃增大到520℃,模拟过程内应力由0.0052MPa提高至0.0061MPa,应变由0.14增大到0.17。获得了1Cr18Ni9Ti不锈钢螺纹离子氮化的最佳工艺参数为:渗氮温度440℃、保温时间6h、气压600Pa。

1Cr18Ni9Ti不锈钢动量轮轮体内孔精密加工方法

针对1Cr18Ni9Ti不锈钢动量轮轮体的内孔加工难点,采用常规车削和磨削均无法保证精度要求。通过对不锈钢材料切削特性和轮体内孔加工工艺进行全面分析,结合现有加工方式的优点和不足,创新采用精密车削工艺与手工研磨相结合的方法,突破加工瓶颈,实现了动量轮中心圆柱孔的加工精度要求,为同类型高精度轮系内孔加工提供了参考方法。

1Cr18Ni9Ti不锈钢管滞后回弹的黏弹塑性建模和有限元模拟

目的研究1Cr18Ni9Ti不锈钢管在单轴拉伸和回转牵引弯曲卸载后的滞后回弹现象,利用有限元软件进行滞后回弹结果的预测。方法通过系列单轴拉伸和应力松弛试验得到1Cr18Ni9Ti不锈钢管黏弹塑性材料参数,采用双耗散黏弹塑性材料模型在有限元ABAQUS软件进行拉伸和回转弯曲卸载后滞后回弹的模拟预测,并与试验结果对比。结果利用该黏弹塑性材料模型预测得到的滞后回弹变化趋势与试验值吻合较好,数值上接近试验值。结论基于双耗散黏弹塑性材料模型进行滞后回弹的建模,在瞬时回弹后,弹塑性组合单元和黏弹性组合单元中存在相反的残余应力,从而驱动材料持续发生黏弹性变形,可能是产生滞后回弹的原因。有限元分析中考虑了加载过程中的黏性响应,其预测结果更加接近实际。

1Cr18Ni9Ti钢的低温拉伸变形行为

对1Cr18Ni9Ti钢在室温和低温下进行拉伸试验,利用TEM分析拉伸试样断口附近的显微组织,用SEM对拉伸断口进行观察,研究了温度对1Cr18Ni9Ti钢拉伸变形行为的影响.研究表明:随着试验温度的降低,1Cr18Ni9Ti钢的抗拉强度与屈服强度及加工硬化指数单调增加;延伸率呈降低趋势,并在温度降至77K时略有回升;拉伸断口附近显微组织中出现板条马氏体,且温度降低,板条马氏体数量增加;低温与应变共同作用诱发板条马氏体形成是影响1Cr18Ni9Ti钢低温拉伸变形行为的重要因素.

1Cr18Ni9Ti不锈钢在滑移区的微动磨损行为

研究了1Cr18Ni9Ti不锈钢在滑移区的微动磨损行为,分析了其摩擦系数、磨损体积损失以及磨损表面和截面形貌,探讨了其微动磨损机理.结果表明,1Cr18Ni9Ti不锈钢的微动磨损分为开始、过渡和稳定3个阶段.开始阶段以粘着磨损为主,稳定阶段以表层破碎剥落为主.1Cr18Ni9Ti不锈钢磨屑的形成机制取决于表层形成摩擦学白层和加工硬化的速率同亚表层疲劳裂纹扩展速率的竞争,重载条件下,前者占据主导地位.

表面纳米化预处理对1Cr18Ni9Ti不锈钢渗硫层摩擦学性能的影响

用超声速微粒轰击表面纳米化技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备了晶粒尺寸约为30 nm的具有随机取向的等轴状纳米晶表层,后用低温离子渗硫技术在部分纳米化样品和原始样品表面分别制备了硫化物层。在УТИ-1000型球盘式摩擦磨损试验机上对比研究了干摩擦条件下纳米化处理前后的1Cr18Ni9Ti不锈钢及两种渗硫试样的摩擦学性能。结果表明,纳米化处理明显提高了1Cr18Ni9Ti钢的摩擦学性能和低温离子渗硫的效果,纳米化表面的摩擦因数由0.65降低到0.45,而纳米化预处理后渗硫层厚度由1μm增加到3.5μm。分析认为,这些性能的提升主要与纳米晶表面层具有较高的硬度、强度和化学活性有关。原始1Cr18Ni9Ti钢的主要磨损机制为磨料磨损和粘着磨损,而表面纳米化处理后转变为以疲劳磨损为主。

电化学噪声和电化学阻抗谱监测1Cr18Ni9Ti不锈钢的初期点蚀行为

采用电化学噪声和电化学阻抗谱技术,研究1Cr18Ni9Ti不锈钢在3.5%NaCl溶液中的早期腐蚀行为。研究表明,浸泡初期(0h～48h),电化学噪声电位、电流在测量时间范围内漂移较小,电位谱功率(PSDV)曲线的斜率几乎不变;电化学阻抗谱在低频下出现感抗特征,表明研究电极表面发生钝化膜破裂与修复的交替过程,即出现了亚稳态蚀点。浸泡中期(48h～60h),电化学噪声出现尖峰波动,谱功率曲线的斜率产生突变,电化学阻抗谱的低频感抗特征消失,表明研究电极表面的亚稳态蚀点转化为稳定蚀点。扫描电镜表面形貌分析表明,浸泡60h后研究电极表面出现明显蚀点。

倾斜式剪切冷却制备1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态材料

利用自制的实验装置对倾斜式剪切冷却技术制备1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态合金进行了研究.倾斜式剪切冷却技术使熔融1Cr18Ni9Ti不锈钢合金在剪切冷却作用下形成组织优良的半固态材料;在冷却板的冷却作用与重力的剪切作用下1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态合金逐渐由树枝晶演化为细小的球形晶;倾角、冷却板长度、冷却板表面性质对合金组织具有重要影响;在倾角为45°,冷却板长度为650mm,冷却板采用紫铜材质的条件下可制备出细小球形的1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态材料.

1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态浆料的制备和轧制

研究了1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态浆料的制备和轧制规律,结果表明:在本实验条件下,当搅拌时间为2—3 min时,可以获得尺寸大小为100一200μm、固相率为50％-60％的球状初生奥氏体的半固态浆料,便于从搅拌室底孔中放出,浆料可以实现顺利轧制,但球状初生固相颗粒与液相发生了分离,球状初生固相颗粒集中在轧材的心部,而液相偏聚在轧材的四周;经过一道次轧制, 1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态浆料轧制板材的常温强度比常规热轧板材的强度高,但延伸率下降.

TA2/Ni+Nb中间层/1Cr18Ni9Ti扩散焊接头的组织与性能

采用50μm纯Ni箔+10μm纯Nb箔复合中间层,在焊接温度840℃,880℃和920℃,压力4MPa以及保温时间60min的工艺下,对工业纯钛TA2和1Cr18Ni9Ti不锈钢进行了真空扩散焊实验,测试了接头的抗拉强度,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)对接头的组织结构、元素分布以及断口形貌和相组成进行了分析。结果表明:Ni+Nb复合中间层的存在成功阻止了Fe,Ti互扩散,实现了TA2与1Cr18Ni9Ti的可靠连接,接头的拉伸强度达到261MPa,该强度主要受剩余Ni箔控制,且焊接温度的变化对其影响不大。接头所生成反应层自不锈钢一侧起分别为FeCrNi固溶体、剩余Ni,Ni3Nb,剩余Nb以及TiNb魏氏体。