氨型碱性水化学对690TT腐蚀特性的影响

为探索氨型碱性水化学对传热管材料690TT腐蚀行为的影响,开展传热管材料690TT合金在B-Li-NH_4OH和NH_4OH两种水质下的腐蚀特性研究,分析690TT腐蚀产物释放特性,综合评价氨型碱性水质对690TT腐蚀特性的影响。研究结果表明,690TT材料与两种氨型碱性水质均具有较好的相容性。690TT在两种水质中均形成了致密的氧化膜,氧化膜由NiFe_(2)O_(4)尖晶石氧化物和少量的铁氧化物Fe_(2)O_(3)组成,相对而言690TT在NH_(4)OH型水质条件下的总腐蚀失重量、总腐蚀产物释放量略低于在B-Li-NH_(4)OH水质下,但690TT向水质释放的Ni元素总量与上述规律相反,这可能与Ni元素和氨形成络合物[Ni(NH_(3))_(m)]^(2+)有关,Ni元素释放量增加对反应堆一回路辐照场控制有不利影响。本研究结果可为氨型碱性水化学技术的设计和应用提供数据支撑。

大厚度Q690钢板冲击功波动原因分析

文章针对80 mm大厚度规格Q690钢板冲击功波动情况进行了分析,在实验室开展了钢板厚度不同位置试样的低温冲击试验,并利用扫描电镜和金相显微镜对钢板厚度不同位置冲击试验的断口及显微组织进行了对比分析。钢板厚度不同位置的冲击功差异较大,从心部的14.9 J,到四分之一部位的27.2J再到近表面的95.4J,对应的显微组织心部为粗大的回火贝氏体加少量具有马氏体位向的回火索氏体组织,四分之一部位为具有马氏体位向的回火索氏体加回火贝氏体组织,近表面部位为细小的具有马氏体位向的回火索氏体组织。分析结果表明,冲击功波动的主要原因是显微组织和晶粒度的差异,试验表明显微组织中的贝氏体比例越高、晶粒越大则对应的冲击功越低。结合Q690钢的CCT曲线,分析判断由于Q690钢板厚度规格较大,在淬火过程中的冷却不充分导致钢板的四分之一部位至心部的冷却速度不够,淬火后不能获得全部的马氏体组织,板厚度方向的显微组织不均匀,特别是在板厚的四分之一部位和心部出现不同比例的贝氏体组织,因此导致冲击功波动。通过优化现场的调质工艺,大厚度规格Q690钢板的显微组织均匀性得到改善,使冲击功及其稳定性得到了提高。

核用Inconel 690焊丝TIG焊微裂纹产生机理研究

针对国际上核用Inconel 690焊丝TIG焊微裂纹问题,利用扫描电镜、俄歇电子分析等方法对微裂纹断口微观组织形貌、特征点的成分进行研究。结果表明,Inconel 690焊丝TIG焊微裂纹主要是结晶裂纹,原因是由S,P在晶界偏析引起的低熔点共晶物。通过对结晶裂纹的产生机理和影响因素的系统研究,指出Inconel 690焊丝TIG焊微裂纹主要是由S,P引起的结晶裂纹,而不是只有DDC裂纹,通过定量分析S,P与裂纹关系,提出了防止微裂纹产生的条件,并制造出无微裂纹的HS690,HS690M焊丝。

核用690焊接材料的国产化研究

核用690焊接材料国产化是国家核电计划的重点内容之一,为满足中国飞速发展核电事业的需求,迫切需要国产核用690焊接材料。借助4L不锈钢高压釜、电子天平、扫描电镜等仪器,对自主研发的690焊接材料进行了金相组织、力学性能、晶间腐蚀性能、应力腐蚀性能、均匀腐蚀性能以及缝隙腐蚀性能等的试验研究。结果表明,HS690焊丝、HS690M焊丝以及HT690焊条具有优异的综合性能,满足核电要求。

Q690D多道次GMAW接头的组织和力学性能

在无预热和焊后热处理的条件下,采用熔化极气体保护焊(GMAW)和CHW-80C1实芯焊丝对20 mm厚Q690D热机械轧制钢板进行多道次焊接试验,分析该钢焊接接头的组织转变特征和冲击性能。结果表明,采用CHW-80C1焊丝可获得成型优良的焊接接头;Q690D各道次的焊缝组织相似,均由粒状贝氏体和少量的针状铁素体、先共析铁素体组成;热影响区由粒状贝氏体、针状铁素体、先共析铁素体及M-A组元组成。焊缝与细晶热影响区的冲击吸收功相对于母材的有一定幅度的下降,焊缝与细晶热影响区的断裂类型均为韧性断裂。

焊接热输入对690 MPa级HSLA钢焊缝金属组织与力学性能的影响

采用自研直径4.0 mm的焊条对厚度为27 mm的690 MPa级HSLA钢进行不预热焊接,研究了焊接热输入对焊缝金属组织和性能的影响及强韧化机理.结果表明,焊接热输入由13 kJ/cm提高至19 kJ/cm对焊缝金属组织结构及其强韧性产生了显著影响,对接接头抗拉强度、硬度呈现降低趋势,焊缝金属−50℃冲击吸收能量呈现先升高后降低趋势.16 kJ/cm热输入条件下获得了良好的强韧性,对接接头抗拉强度为828 MPa,焊缝中心−50℃冲击吸收能量为71~90 J,均值为80 J.13 kJ/cm及19 kJ/cm热输入条件下焊缝金属强韧性较低,前者与焊缝金属中板条贝氏体及侧板条铁素体形成有关,后者与其中粗大的M-A组元形成相关.热输入16 kJ/cm条件下,充分形成了塑性良好的针状铁素体组织,针状铁素体和贝氏体呈交织分布,同时,细小弥散分布的M-A组元并未对其韧性产生显著的负面作用,焊缝金属获得了良好的强韧性配合.

不同温度下Inconel 690TT换热管的冲击微动磨损特征研究

为了研究冲击微动磨损对蒸汽发生器换热管的影响,在200,250,285℃温度下开展了Inconel 690TT管与SUS405支撑的冲击微动磨损试验研究,通过扫描电子显微镜和能谱仪手段对磨损特征开展系统分析。结果表明,250℃和285℃温度下的磨损量相近,明显大于200℃下的试验结果。对磨损表面的分析发现,温度的升高会导致表面产生更为显著的剥层现象和表面硬度降低,进而导致磨损体积的增加。从能谱仪分析结果来看,在250℃和285℃下,氧化变得严重,但从C和Fe的含量来看,质量转移并不严重,但随温度上升质量转移略有上升。这说明冲击磨损主要的磨损机制是剥层,粘着磨损随着温度升高有上升趋势。冲击微动磨损机理研究结果对蒸汽发生器后续研究、设计和维护具有重要意义。

一回路注锌对镍基690合金管腐蚀及腐蚀产物释放的影响

在模拟压水堆(PWR)一回路注锌浓度分别为0、10、40 ppb的高温水中,对镍基690合金管开展了长达3000 h的均匀腐蚀实验。采用失重法计算了其在不同阶段的腐蚀失重量和腐蚀产物释放量,获得了腐蚀动力学曲线,并计算了腐蚀速率和腐蚀产物释放速率。采用扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)等方法分析了氧化膜表面形貌、截面厚度及元素分布。结果表明,10 ppb Zn的注入即可使镍基690合金管的平均腐蚀速率下降约18%,腐蚀产物释放速率下降约14%;增加Zn浓度至40 ppb后,平均腐蚀速率和释放速率进一步得到抑制,均下降约35%。微观分析表明冷却剂中的Zn通过置换和填充作用,在镍基690合金管表面形成低溶解度的Zn(Cr,Fe)_(2)O_(4)尖晶石,提高了氧化膜的稳定性与致密性,阻碍了金属离子向外扩散以及氧离子向内扩散,进而显著降低镍基690合金管的腐蚀速率和腐蚀产物释放速率。

核电用Inconel 690合金管微动磨损损伤机理研究

蒸汽发生器承受高温高压蒸汽作用,其传热管流致振动现角由二次侧向流引起。同时,周期性载荷导致Inconel 690合金管传热管与403SS抗振条存在微动磨损现象,从而使得传热管出现裂纹甚至破裂失效等问题,进而影响核电系统安全运行。采用微动磨损试验机进行Inconel 690合金传热管与403SS抗振条在常温空气和高温空气下不同法向载荷以及位移幅值的摩擦磨损实验,并对Inconel 690合金传热管的表面磨损形貌及氧化成分进行分析,从而揭示蒸汽发生器传热管磨损失效机理。结果表明:在室温空气条件下,随着法向载荷的增大,磨痕表面出现磨屑堆积以及片层剥离,氧化程度逐渐加剧,微动磨损机制以摩擦氧化、磨粒磨损及剥层为主;在高温空气条件下,摩擦力峰值上升,磨痕深度增加且宽度减小,材料表面塑性流动显著,氧化和剥层的程度均有所加深,微动磨损机制以摩擦氧化、剥层为主。

煤矿机械用690MPa级高强钢不预热焊接技术

Q690是煤矿机械装备向着高强和大规格发展所必需的高性能钢铁材料,为解决高强钢需要焊前预热以防止产生冷裂纹的技术难题,也为解决焊前预热带来的生产效率低、成本高的行业困难,宝钢研制生产了煤矿机械用不预热焊接钢Q690HP,采用超低碳当量设计,使其具备了优良的焊接性、实现不预热焊接。通过斜Y型坡口焊接裂纹试验,评价了特定温度环境下冷裂纹敏感性与不预热焊接工艺可行性;通过不预热焊接接头试验,系统评价不预热焊接条件下接头使用性能,得到Q690HP不预热焊接技术匹配的焊丝和焊接工艺参数。结果表明:环境温度5℃不预热条件下,采用不同焊丝焊接的小铁研试样焊缝均无裂纹,Q690HP钢板具有优异的抗裂纹敏感性;环境温度5℃不预热条件下,线能量为7~12 kJ/cm且层间温度控制在100~150℃时,选用2#和5#焊丝进行不预热气保焊焊接,得到的焊接接头性能满足力学性能要求。

EH690高强钢的CCT曲线测定与相变动力学分析

采用Gleeble-3500C热力模拟试验机研究了EH690海洋工程用高强钢在不同升温和冷却过程中的相变行为。采用切线法、金相法和硬度法分析了连续冷却过程中EH690高强钢的组织转变规律。结果表明:升温速率增大会使得EH690高强钢奥氏体相变开始和结束温度点升高,升温速率增大至一定范围后影响逐渐减小;缓慢冷却时(≤0.1℃),奥氏体主要发生铁素体转变并伴有少量贝氏体相形成;冷却速率介于0.5~5℃/s时,主要发生贝氏体相变;快速冷却时(≥10℃/s)主要发生马氏体相变。最后采用杠杆定律对热膨胀曲线进行线性回归分析,得到了用于描述奥氏体相变过程的Kamamoto模型和马氏体相变过程的Koistinen-Marburger(K-M)模型的动力学参数。

高压储氢容器用高强度可焊接钢板Q690DR配套焊材研发及评价

针对可焊接超高强度Q690DR钢板,研制了配套手工焊条CHE807QR,并开展了焊接性能研究。通过斜Y型坡口焊接裂纹试验可知,Q690DR钢板在不预热时冷裂纹敏感性强,预热温度不小于100℃时对冷裂纹不敏感。基于CHE807QR的焊接接头,在150~180℃预热温度下焊态、热处理态的焊接接头,均满足抗拉强度不小于800 MPa、屈服强度不小于690 MPa的要求,-40℃冲击功在110 J左右,其综合力学性能和低温冲击韧性与母材有较好的匹配性。基于低应变速率缺口拉伸测试,测得焊材CHE807QR的焊接接头在10 MPa氢气下与同压力氮气下的相对抗拉强度约为78.08%,在10 MPa氢气环境中,CHE807QR焊接接头的裂纹扩展速率是同等压力氮气环境中的13.5倍左右。CHE807QR焊接接头在10 MPa氮气、10 MPa氢气下的断裂韧度分别约为252.6、113.1 MPa/m^(0.5)。CHE807QR焊材与母材性能高度匹配,满足技术条件要求,可用于高压储氢容器后续试验罐和示范工程项目的建造。

Q690钢激光-MIG复合焊焊缝耐腐蚀性能研究

采用焊接效率较高的激光电弧复合焊对Q690钢中厚板(16 mm)进行焊接试验,分析不同激光功率下焊接接头的显微组织和晶粒尺寸的变化,及其开路电位、交流阻抗谱、极化曲线和腐蚀形貌,探讨激光功率对焊缝电化学腐蚀行为的影响规律。结果表明,激光-MIG复合焊焊缝的显微组织由大量针状铁素体和少量侧板条铁素体、粒状贝氏体组成,其中电弧区的针状铁素体、侧板条铁素体含量多于激光区,电弧区的晶粒尺寸比激光区略大;粗晶热影响区显微组织主要由板条马氏体组成。随着激光功率的增加,焊缝中粒状贝氏体含量减少,针状铁素体和侧板条铁素体含量增加。当激光功率从1.5 kW增至2.5 kW时,焊缝的开路电位上升,容抗弧半径增加,极化电阻变大,极化曲线有右移倾向,自腐蚀电流密度下降,耐腐蚀性能提高。但当激光功率增至3.0 kW时,由于组织过于粗大,耐腐蚀性能反而下降。激光功率为2.5 kW时,复合焊焊缝的耐腐蚀性能最佳。

焊接顺序对Q690钢对接焊缝温度场及应力场影响

利用ANSYS软件采用生死单元并结合APDL参数化语言,建立Q690钢材料平板对接焊接模型,通过建立体生热率热源模型,对Q690钢板单层单道V形焊缝分步退焊与沿Z轴方向焊接方法的温度场与应力场进行有限元分析。研究表明,在其他条件不变的情况下,分布退焊温度场的温度梯度小,整体温度分布更加均匀;冷却至室温后,分布退焊较于沿Z轴方向焊接的残余应力减少0.49×10^(9)Pa。

超声表面滚压工艺影响镍基690合金冲-切磨损行为的研究

通过超声表面滚压技术(USRP)改善镍基690合金表面的粗糙度和硬化层,并探究该工艺对其冲-切磨损行为的影响机理.首先,采用USRP对镍基690合金表面进行强化处理,然后,基于可控能量式冲-切磨损试验装置,探究镍基690合金强化前后在不同冲-切变量下其磨损界面的动态响应行为与损伤机理.得出了USRP工艺可有效降低磨损界面的摩擦力和摩擦系数,降低冲切能耗,进而减少材料的磨损程度,此外,冲击或切向滑动速度的增加均会导致磨损界面所受冲击力和摩擦力的增大,并降低动能吸收率.

E690钢在青岛海域不同区带的初期腐蚀行为

在青岛海域四个区带(大气区、飞溅区、潮差区、全浸区)对E690钢进行6个月的室外暴露试验,通过腐蚀速率测试、表面及截面形貌观察、腐蚀产物成分分析等,研究了该钢在不同区带的腐蚀行为。结果表明:经6个月暴露试验后,在潮差区该钢的腐蚀质量损失率和腐蚀速率最高,在大气区最低;该钢在四种区带环境中的腐蚀产物主要由α-FeOOH、γ-FeOOH和Fe_(3)O_(4)组成,不同区带对腐蚀产物的形成有显著影响,飞溅区氧气充足有利于Fe_(3)O_(4)形成,潮差区海水的周期性浸没使得电解液层持续存在,促进γ-FeOOH的形成;各区带试样均存在局部腐蚀,大气区及全浸区该钢表面的点蚀坑尺寸小、分布密集,而潮差区该钢表面的点蚀坑相互连结,尺寸及深度显著大于其他区带。

碳和碳当量对Q690高强结构钢焊接性能的影响

通过热影响区最高硬度试验和对接焊试验,研究了碳含量和碳当量对屈服强度690 MPa级高强结构钢焊接性能的影响。结果表明:在焊接热输入量小、热影响区冷速大的情况下,热影响区组织主要为马氏体,热影响区最高硬度更多受碳含量的影响而非碳当量,碳含量低(碳质量分数0.077%)、碳当量高(碳当量0.62)的试验钢热影响区最高硬度较低,冷裂倾向较小;在焊接热输入量大、热影响区冷速小的情况下,碳当量高的试验钢淬透性更高,热影响区形成板条贝氏体,表现出更好的低温韧性;而碳当量低的试验钢淬透性较低,热影响区形成粒状贝氏体,低温韧性较差。

海洋环境下E690低合金高强钢MAG焊接接头热影响区耐腐蚀性能研究

随着海洋石油开采技术的发展,高强度钢焊接接头的耐腐蚀性能成为关键问题。为研究E690低合金高强钢MAG焊接接头热影响区(HAZ)在模拟海洋环境下的腐蚀行为,并分析其腐蚀机理,并使用3.5%NaCl溶液作为腐蚀溶液进行浸泡试验。通过光学显微镜、扫描电镜和能谱分析等手段,观察和分析HAZ不同区域的微观组织、力学性能、腐蚀形貌和腐蚀产物成分。结果表明,HAZ不同区域的腐蚀程度由大到小依次为过热区(GRHAZ)>正火区(CHAZ)>混晶区(CGHAZ)。GRHAZ内的腐蚀产物最少且分布均匀,未产生大面积腐蚀,腐蚀产物主要以Fe_(3)O_(4)和Fe_(2)O_(3)两种化合物为主,结构表现为团状和柱状。CHAZ和CGHAZ的腐蚀产物相对较多,且分布不均匀,其中CHAZ的局部位置出现加重腐蚀现象。焊接接头设计时应充分考虑HAZ的腐蚀敏感性,并采取相应的防护措施,以保证海洋平台的安全性和可靠性。

Q690D高强度钢的动态连续冷却转变曲线

在热模拟试验机上对Q690D高强度钢进行不同冷却速率的热模拟试验,绘制动态连续冷却转变曲线,用光学显微镜观察该钢的显微组织,用维氏硬度计测试其维氏硬度。结果表明:当冷却速率小于0.1℃/s时,Q690D高强度钢的组织基本为珠光体、铁素体和少量贝氏体;当冷却速率为0.5℃/s时,珠光体消失,组织全部为贝氏体;当冷却速率为3℃/s时,组织中出现马氏体;当冷却速率增大至8℃/s时,贝氏体几乎全部消失,基体组织基本为马氏体;当冷却速率大于10℃/s时,组织全部为马氏体,得到马氏体临界转变冷却速率为10℃/s。

A690船用高强钢二氧化碳气体保护焊焊接工艺研究

本文在介绍A690船用高强钢的物理和化学性能基础上,选定二氧化碳气体保护焊作为焊接方法,选取两个不同的焊接位置进行焊接工艺的研究,从化学成分、冲击、拉伸、弯曲、硬度和宏观金相等理化试验结果表明:试验合格,所选焊材与A690船用高强钢相匹配,焊接工艺推广到了实际生产中,实船于2023年成功交付,取得了良好的经济效益。