20SiMn铝镇静钢夹杂物演变及探伤缺陷分析

20SiMn材质常用于水电水轮机、发电机轴锻件上,钢水纯净度的提升是提高轴类锻件使用寿命的关键所在。通过采用Al镇静钢工艺生产下注20SiMn钢锭的试验,分析了各个节点炉渣成分、夹杂物形貌及成分变化。研究表明:精炼结束炉渣碱度为6.3,VD后炉渣中CaO含量降低、SiO_(2)含量升高,炉渣碱度降低至4.9。整个精炼过程夹杂物主要为CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-MgO、SiO_(2)-MnO-Al_(2)O_(3)两类,不同节点夹杂物类型单一。精炼结束、软吹后钢水中夹杂物以CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-MgO为主,软吹后夹杂物中SiO_(2)、Al_(2)O_(3)含量有所增加。VD后钢水中夹杂物以SiO_(2)-MnO-Al_(2)O_(3)为主,Al_(2)O_(3)含量较低,该类夹杂物在软吹后大量去除。通过对锻件无损检测缺陷处进行取样分析,缺陷处形貌为微裂纹,缺陷区域未发现夹杂物和元素偏析,说明缺陷是由于锻造或锻后热处理过程内应力过大导致开裂造成的。

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．

20SiMn低合金钢和0Cr13Ni5Mo不锈钢的多相流损伤行为

对水轮机用金属材料20SiMn低合金钢和0Cr13Ni5Mo不锈钢进行了旋转圆盘仪空蚀和冲刷磨损单元和组合多相流损伤实验.结果表明, 20SiMn低合金钢和0Cr13Ni5Mo不锈钢的冲刷磨损及空蚀和冲刷磨损联合作用损伤累积质量损失-时间曲线均呈线性关系,空蚀和冲刷磨损联合作用对材料所造成的损伤显著高于空蚀和冲刷磨损单独作用,空蚀和冲刷磨损的交互作用在空蚀和冲刷磨损联合作用中起重要的作用;在空蚀和冲刷磨损联合作用中,液体空化及随后的空泡溃灭改变了流体中固相颗粒的运动方向,引起固相颗粒的流速增加和攻角改变,从而加剧了固相颗粒对材料表面的损伤.

20SiMn低合金钢在不同砂粒粒径的多相流中的损伤行为

利用旋转圆盘仪对20SiMn低合金钢在6种砂粒粒径下的多相流损伤进行了研究。结果表明,失重随粒径变化有明显的转折点;大粒径下空蚀的存在对失重有显著的影响,而小粒径影响很小,小粒径和大粒径下材料的损伤形貌差别很大,分析表明,粒径的变化引起了材料损伤机制的变化,小粒径时为选择性冲蚀破坏机制,大粒径时为犁削破坏机制。

20SiMn在蒸馏水和3%NaCl溶液中的空蚀行为

利用磁致伸缩空蚀实验机研究了 2 0SiMn低合金钢在蒸馏水和 3%NaCl溶液中的空蚀行为。利用扫描电镜(SEM)跟踪观察了试样表面的空蚀形貌 ,测量了静态和空蚀条件下的极化曲线和腐蚀电位变化 ,分析了腐蚀因素的影响。结果表明 :空蚀使 2 0SiMn的自腐蚀电位正移近 2 0 0mV ,使电化学腐蚀速率增大 5 4倍 ;3%NaCl溶液中最大失重率约为蒸馏水中的 3倍。两种介质中的空蚀形貌相似 ,空蚀破坏首先在铁素体相以及相界和晶界发生 ,在空蚀初期 ,材料的失重主要来源于铁素体相区的小片剥落 ,随着空蚀的进行 ,由于裂纹的扩展和连接导致材料大块脱落。

NaNO_2对20SiMn低合金钢在3%NaCl溶液中空蚀损伤的缓蚀作用

利用磁致伸缩空蚀实验机研究了 2 0SiMn低合金钢在 3%NaCl和 3%NaCl+NaNO2 溶液中的空蚀行为 .测量了静态和空蚀条件下的腐蚀电位变化、电化学阻抗谱和极化曲线 .结果表明 :NaNO2 通过抑制腐蚀与空蚀间的交互作用 ,对 2 0SiMn低合金钢在 3%NaCl溶液中的空蚀损伤有良好的抑制作用 ,浓度为 1%的NaNO2 的缓蚀效率达到80 2 % .添加NaNO2 对 2 0SiMn低合金钢在 3%NaCl溶液中的电化学行为有显著影响 .在 3%NaCl溶液中 ,自腐蚀电位、线性极化电阻都随空蚀进行而逐渐负移和减小 .与此相反 ,添加NaNO2 后 ,2 0SiMn的自腐蚀电位、线性极化电阻都随空蚀的进行而逐渐正移和增大 .3%NaCl+1%NaNO2 溶液中的电化学阻抗谱特征与空蚀表面形貌的变化有较好的对应关系 .

能量法结合数值模拟的20SiMn合金钢粗糙度分析

针对20SiMn合金钢粗糙度模拟值计算过程复杂的问题,通过结合能量法中卡氏定理和粗糙度的表征定义,建立材料内部应变能与粗糙度的关系。通过有限元分析,将粗糙度仿真模拟值R ai与运用内部应变能求解得到的粗糙度值R aii进行了对比。研究结果表明:在静压力参数分别为100 N、300 N和600 N时,模拟值R ai与R aii的变化规律一致。试验证明了材料内部应变能数值可用于粗糙度的分析。

EFFECTS OF STRESS RATIO AND FREQUENCY ON CORROSION FATIGUE CRACK GROWTH MECHANISM IN LOW ALLOY STEELS

Based on theoretical analysis about local strain,strain rate and dissolving rate at crack tip, the corrosion fatigue crack growth rate of steels ZG20SiMn and SM50B-Zc in fresh water and 3.5% NaCl solution were measured experimentally,and the PH and electrode potential within crack were also measured continuously along with crack propagating.It showed that the increase of crack growth rate,caused by both decreasing frequency and raising stress ratio,was mainly accelerated by hydrogen embrittlement.

20SiMn钢水轮机主轴超声波探伤不合格原因分析

针对某厂生产的20SiMn钢水轮机主轴大型锻件在超声波探伤过程中发现的报废性缺陷,对探伤不合格部位进行了定位解剖、酸浸低倍检验、扫描电镜断口分析、能谱分析以及金相分析,查找出了导致该主轴超声波探伤不合格的原因。结果表明:主轴锻造用钢锭中高级别的一般疏松缺陷造成探伤时超声波声能大幅度衰减,导致无法探明主轴心部的质量;此外,钢锭心部硫化物夹杂聚集导致锻造变形时形成裂纹源,进而造成心部裂纹缺陷。

20SiMn合金结构钢精炼渣系优化

为控制20SiMn锻件用结构钢中氧含量和钢中夹杂物,首先采用热力学软件FactSage 8.1计算了1600℃下CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-5%MgO系精炼渣与20SiMn钢液平衡时的等氧线,并优化了精炼渣成分。同时,计算了不同氧含量下钢中Fe-Mg-Al-O体系优势区图。其次,实验室中设计了4组精炼渣成分,并在1600℃下采用高温电阻炉进行渣-钢平衡试验,试验后采用X射线荧光光谱分析测定渣成分,采用等离子体光谱仪对钢样成分进行分析,采取红外碳硫分析仪、氧氮联合分析仪分别测定钢中碳硫和全氧含量,采用场发射扫描电子显微镜对试样中的夹杂物进行成分和形貌分析,并对钢中夹杂物数量与成分进行统计,试验研究了不同精炼渣对钢中氧含量、夹杂物组成、数量和尺寸的影响。最后,建立了动力学模型来描述“钢渣”界面上的夹杂物去除行为。试验和热力学模型结果揭示了钢中典型Al_(2)O_(3)、MgO·Al_(2)O_(3)夹杂物与钢中氧、镁和铝含量的关系,动力学模型描述了夹杂物分离率、全氧含量与整体润湿性之间的对应关系。优化渣系中SiO_(2)、CaO、Al_(2)O_(3)和MgO质量分数分别为0~24.7%、44.3%~55.1%、20.5%~48.2%和5%~8%时,可控制钢中溶解氧质量分数为0.0005%内;典型成分50.4%CaO-40.3%Al_(2)O_(3)-4.3%SiO_(2)-5%MgO渣系可将钢中总氧质量分数和夹杂物数量分别控制为0.00142%和9.9个/mm^(2),试验与模型预测结果基本一致。

漫湾水电厂转轮上冠过流面汽蚀的处理

介绍了漫湾水电站的工程概况及水轮发电机转轮上冠过流面存在的汽蚀问题,分析了转轮上冠过流面的材料性能,论述了利用CHS237不锈钢焊条焊接钢板的工艺流程及方法。

20SiMn钢在恒定pH值的碳酸盐溶液中的腐蚀行为

采用电化学技术(动电位极化曲线,自腐蚀电位,EIS,Mott-Schottcky(MS)曲线及循环伏安曲线)和表面分析方法(SEM和原位Raman光谱)研究了空冷20SiMn钢在pH值均为10.64的3种浓度的碳酸盐缓冲液和浓度恒定为0.437×10-3mol/L的NaOH溶液中的腐蚀行为.结果表明,20SiMn钢在NaOH溶液中发生了均匀腐蚀,经Fe(OH)2转变为最终产物a-Fe2O3和g-FeOOH;在低浓度碳酸盐缓冲液中发生了局部腐蚀,经绿锈GRs得到最终腐蚀产物a-Fe2O3和bFeOOH;在高浓度碳酸盐缓冲液中发生了钝化,并且受可溶性离子Fe(CO3)22-的影响,钝化膜的耐蚀性随碳酸盐总浓度的升高存在极值.