近净成形快堆支承环用316H不锈钢锻件的晶粒度与力学性能

采用电渣重熔钢锭,经开坯锻造后,通过热挤压制备高品质坯料,随后在专用模具内进行胎模锻造成形,研制出国内首支外径15.5米、重量15吨的快堆支撑环1/6弧段316H不锈钢锻件,突破了超大规格快堆支撑环锻件制造技术瓶颈。结果表明:锻件各部位晶粒度、拉伸性能均匀一致且无各向异性,疲劳性能完全满足ASME设计曲线标准要求。所采用的近净成形制造工艺大大缩短了产品制造周期,提高了经济效益,实现了同类产品的国产化制造。

316H不锈钢母材与焊缝在模拟沿海大气中的高温腐蚀行为

采用高温腐蚀试验,研究了316H不锈钢母材与焊缝在520℃模拟沿海大气环境中长达3000 h的高温腐蚀行为。采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对腐蚀产物形貌和成分进行了观察和分析,并探讨了其腐蚀机理。结果表明:焊缝与母材的腐蚀质量增加曲线均符合抛物线规律;高温腐蚀3000 h后,母材和焊缝试样的腐蚀均轻微,氧化层致密且无剥落,主要成分为(Cr,Fe)_(2)O_(3),其腐蚀速率分别为0.44,0.61μm/a,均小于0.001 mm/a,均属于完全耐蚀级别;焊缝试样的腐蚀速率略大于母材,原因是母材中的Cr与Mo含量较高。

示范快堆中间热交换器材料316H钢钠中老化行为研究

316H钢是中国示范快堆中间热交换器的主要材料,随着运行时间的增加,其老化效应不断累积。为探索316H钢在示范快堆中间热交换器运行工况下的老化行为,此研究分别在353℃和535℃静态钠条件下对316H钢管材和板材试样进行了1000~8000 h的相容性试验,并对试验后的样品开展微观表征、腐蚀速率测量以及力学性能测试等分析。结果显示:353℃条件下试样几乎不发生腐蚀现象,而在535℃条件下,高温加速了扩散使得材料的老化行为显著,随着试验时间的增加,材料在钠中的腐蚀转为稳态阶段。研究表明:316H钢在钠中的老化行为受到钠的温度、浸泡时间以及材料制造工艺等因素影响,在低氧低碳的低温钠环境中有较好的抗老化能力,在温度相对较高、时间较长的钠环境中存在老化迹象。

基于Norton-Bailey模型的高温设备316H不锈钢蠕变本构参数标定方法研究

基于Norton-Bailey模型,开展316H不锈钢蠕变本构方程参数的第1、2阶段分阶段标定方法研究。为了合理确定两个阶段的分界点时间,提出一种用于阶段划分的数据处理方法,该方法通过给定一组应力相关的分界点时间初值,分阶段分别进行蠕变参数拟合标定,使用最佳平方逼近方法修正分界点时间,获取最佳蠕变参数。以ASME BPVC.Ⅲ.5—2021提供的316H不锈钢蠕变数据作为基础数据,拟合500、550℃时的Norton-Bailey蠕变本构方程参数,结果显示,拟合所得曲线与原数据一致性较好。

探究温度对316H不锈钢高温拉伸性能的影响

对奥氏体不锈钢316H在不同温度下的高温拉伸性能进行试验。温度升高使得316H不锈钢内部原子运动速度加快,晶格结构变得疏松,原子间距离增加,抵抗变形能力降低。试验温度从350℃增加到650℃,316H不锈钢的规定塑性延伸强度和抗拉强度均呈现持续下降趋势,相比常温下的拉伸性能,316H不锈钢650℃时的规定塑性延伸强度降低了49%,抗拉强度降低了33%。温度的增加使得316H不锈钢强度显著降低。

热处理工艺对ER316H熔敷金属力学性能影响的研究与分析

采用ER316H焊接材料进行堆焊的3Cr13钢由于其具有良好的耐腐蚀性能和抗蠕变性能,在大型电站锅炉、核电机组等压力容器中得到了广泛的应用。但由于其在焊接时存在较高的残余应力,容易造成焊缝和热影响区开裂,从而制约该材料在大型锅炉等压力容器中的应用。为了解决这一问题,可通过控制热处理工艺来降低残余应力,从而促进ER316H焊接材料在大型锅炉等压力容器中的应用。通过金相组织分析、硬度检测、拉伸试验和冲击试验等方法研究了热处理工艺对ER316H焊接材料熔敷金属力学性能的影响,为大型锅炉等压力容器焊接用材料的生产应用提供参考。

316H钢电渣重熔过程氢含量控制措施及效果分析

为了降低电渣重熔过程中电渣锭的增氢量,以316H钢为研究对象,对自耗电极中的初始氢含量、渣料成分、空气湿度的影响进行了分析,并在此基础上提出相应的改进措施。改进实施后增氢量由原有的平均2.2×10^(-6)降至平均1.3×10^(-6)以下,其电渣锭中氢含量平均降低了0.9×10^(-6),降低率达到了41%,有效控制了电渣锭的增氢量。

渣系组元对电渣重熔核级316H不锈钢中氢含量的影响

在电渣重熔的过程中,钢中气体成分(如H、O、N等)的含量受所用渣系的气体渗透率影响显著。为了探索出一种适合核电用316H不锈钢的低氢渗透率的电渣重熔用渣系,测定了5种电渣重熔渣系的氢渗透率。研究结果表明,新开发的63%CaF_(2)-30%A_(l)2O_(3)-7%MgO渣系的氢渗透率最低。同时65%CaF_(2)-30%A_(l)2O_(3)-5%MgO渣系的氢渗透率与之较为接近,并且这两种渣系的氢渗透率与钢厂电渣生产所用原渣系60%CaF_(2)-20%A_(l)2O_(3)-20%CaO的氢渗透率相比均有明显降低,分别由6.58×10^(-6) mol/(cm·min)降至1.89×10^(-6) mol/(cm·min)和2.18×10^(-6) mol/(cm·min)。熔渣的光学碱度越大,氢渗透率也越大。渣中的CaO有较大的水容性,在电渣重熔过程中容易使钢锭中的氢含量升高,渣系中MgO的添加能够显著地降低氢渗透率。在研究条件下,渣系的组元对渣系的氢渗透率的影响比光学碱度更为显著。

08X16H11M3与316H不锈钢GTAW焊接性分析

08X16H11M3与316H不锈钢通过提高C含量适用于高温服役环境,但C含量的提高给焊接带来热裂纹、晶间腐蚀、高温持久性能等问题,文中通过焊接参数优化解决了该焊接问题,并对焊接机理进行了分析与揭示。同时提出了焊接过程控制措施,满足了焊接接头的服役环境,提高了焊接接头性能稳定性,为后续该类材料的焊接提供一定的借鉴意义。

ASME规范316H不锈钢高温蠕变本构方程解析与讨论

ASME 2021版规范提供了316H不锈钢的高温蠕变本构方程。基于正确使用本构方程进行高温设备应变和蠕变损伤评价的目的,本文解析了其各项的物理意义,分析了其关键参数对温度和应力的敏感性,对比了其预测值与ASME规范等时应力应变曲线数据。结果表明:该本构方程由快速瞬态、瞬态和稳态蠕变项来描述蠕变第一、第二阶段,其适用性受蠕变第三阶段起始时间和应力范围的限制,同时方程中快速瞬态蠕变速率常数存在勘误;方程在1 000℉(华氏温度)下所得应变较规范等时应力应变曲线更大,致使应变预测结果相对保守。因此,在满足ASME规范316H不锈钢高温蠕变本构方程适用性的前提下,可采用其评价高温设备在950、1 050、1 150℉下的结构完整性,而1 000℉下的相对保守。

316H不锈钢蠕变-疲劳缺口效应及损伤考核准则分析

通过开展光滑试样和不同V型缺口试样载荷控制下的蠕变-疲劳试验,研究了载荷水平、保载时间、缺口尺寸对316H不锈钢在600℃试验温度下蠕变-疲劳寿命的影响及缺口效应,探讨了ASME BPVC III-NH卷中316不锈钢蠕变-疲劳考核准则对于316H缺口试样的适用性。结果表明:316H不锈钢蠕变-疲劳寿命在短时保载下表现出缺口削弱作用,长时保载下表现出缺口强化作用;随着保载时间的增加,可观察到断口处裂纹扩展区凹坑和凸起变多,瞬断区韧窝变大变深;根据现有的试验结果,ASME规范中316不锈钢蠕变-疲劳考核准则适用于缺口构件。

316H在NaCl-KCl-MgCl_(2)熔盐中的腐蚀行为

采用静态腐蚀和动态腐蚀相结合,系统研究了316H(不锈钢)在700℃氯化物熔盐中的腐蚀行为。结果表明:静态腐蚀1000 h后,316H在未净化熔盐中表现为明显的晶间腐蚀,腐蚀深度约80μm;在净化熔盐中,316H腐蚀较弱,腐蚀后试样表面有厚3μm的贫Cr层。动态腐蚀后,试样表面贫Cr层厚约6μm。在氯化物熔盐中添加金属Mg可以有效抑制316H的晶间腐蚀。

核电用超纯奥氏体不锈钢316H电渣重熔氢含量控制

为研究电渣重熔过程氢含量控制影响因素,电渣重熔生产Φ590 mm电渣锭时试验了4种不同组成的电渣渣系,同时电渣重熔过程配合氩气保护。通过试验不同渣系组成及不同氩气流量下保护气氛,最终确定电渣重熔在w(CaF_(2))∶w(Al_(2)O_(3))∶w(CaO)=60%∶30%∶10%组成渣系下,采用40 L/min的氩气流量控制,可使Φ590 mm电渣锭成品氢含量控制在5×10^(-4)%以下。

板材厚度对316H不锈钢理化性能的影响

对比7种厚度316H不锈钢板材的化学成分、非金属夹杂物、铁素体含量、晶粒度、晶间腐蚀、室温拉伸、高温拉伸、布氏硬度、夏比冲击9项理化性能指标数据,对同一张钢板的均匀性和不同厚度钢板的差异性进行分析,得到316H不锈钢板材性能参数的基础数据,为工业设备选用材料提供参考。

热处理制度对316H管材组织及性能的影响

主要研究了Φ711 mm×25 mm规格316H管材在不同热处理工艺制度作用下晶粒度及常规力学性能的变化情况,通过金相分析了晶粒度与热处理制度之间的关系及规律,结果表明,经冷轧之后的Φ711 mm×25mm规格中间品经1 000℃+25 min热处理工艺后,晶粒最小为7.5级,在此基础之上,Φ813 mm×15 mm最终成品管的晶粒度控制在6.0~6.5级。

316H奥氏体不锈钢晶间腐蚀试验评价方法研究

本文通过电子探针显微分析和金相微观检测方法,研究了316H奥氏体不锈钢晶间腐蚀试验弯曲裂纹微观特征。结果表明:该裂纹为钢板表面原始裂纹,非晶间腐蚀裂纹。晶间腐蚀弯曲试样出现裂纹,不能作为晶间腐蚀评价的唯一判据,应进行补充金相等微观检测后综合评价。

保载应力和加载速率对316H不锈钢蠕变行为的影响

针对316H不锈钢,通过开展一系列高温蠕变试验,探讨了保载应力和保载前加载速率对材料蠕变行为的影响。结果表明,保载应力对材料蠕变行为影响较大,在进行高温结构蠕变损伤估算时,蠕变应变速率和蠕变断裂延性的选取均要考虑保载应力的影响;保载前的加载速率也对材料蠕变行为产生一定影响,尤其是加载速率较低时。因此,在进行高温结构蠕变损伤估算时,需考虑较低加载速率的影响。

模拟焊后热处理对316H钢组织和性能的影响

以316H奥氏体耐热钢为研究对象,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜,研究了模拟焊后热处理温度对奥氏体耐热钢组织及性能影响。研究结果表明,随着模拟焊后热处理温度升高,材料内部位错密度降低,造成材料的常温及短时高温强度降低;而晶界析出相的数量同样随着温度的升高而减少,其形状也由长条状过渡至短棒状乃至颗粒状,并最终不再析出,材料的常温韧性提高,但由于析出相钉扎晶界作用的逐渐消失,晶粒开始长大,进一步造成材料常温及短时高温强度的降低。

电渣重熔-等离子旋转电极雾化制备高品质316H奥氏体不锈钢粉末

首先采用电渣重熔法熔炼316H奥氏体不锈钢母合金,随后采用等离子旋转电极雾化(PREP)法制备了球形316H奥氏体不锈钢粉末。利用氧氮分析仪、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、霍尔流速计和激光粒度分布仪等研究了粉末的氧含量、形貌、相结构、流动性、松装密度、振实密度及粒度分布。结果表明:电渣重熔制备的316H奥氏体不锈钢母合金全氧含量为20×10^(-6),铸锭成分均匀;等离子旋转电极雾化法制备的316H奥氏体不锈钢粉末全氧含量为70×10^(-6),粉末粒度呈现双峰分布,细粉收得率高,粒径为15~150μm的粉末占比近80%,粉末粒径分布范围广、球形度高、卫星粉少。粉末表面基本为胞状晶,截面为均匀的枝晶组织,为单一的γ-Fe相结构。制备态粉末的霍尔流速、松装密度和振实密度分别为14.83 s·50^(-1)g^(-1)、4.725 g·cm^(-3)和5.401 g·cm^(-3)。粗粉和细粉质量分数各占一半时,粉末的霍尔流速为12.91 s·50^(-1)g^(-1),小于初始粉末的霍尔流速,提高了粉末的流动性能。长时间的真空储存能降低粉末的带电性能,进而降低粉末颗粒之间排斥作用,可进一步提高粉末流动性。粗、细粉之比为7:3时,粉末的填充性能最好,填充率高达70.6%。

考虑热塑性变形的316H不锈钢Johnson-Cook本构参数逆向识别

本构模型能表征材料变形过程中的动态响应,其精度对机械加工中切削力、切削温度的解析预测具有决定性作用。针对316H不锈钢本构模型缺失问题,提出一种基于切削理论的Johnson-Cook本构参数逆向识别方法。通过建立的不等分主剪切区的应力、应变、应变率及温度分布的数学模型,以及准静态压缩试验和正交切削试验的数据,采用粒子群算法逆向识别出316H不锈钢的本构参数。切削力预测模型验证了该逆向识别方法的可行性和本构模型的可靠性。