温度对核电压力容器用SA508-Ⅲ钢拉伸性能的影响

对核电压力容器用SA508-Ⅲ钢进行了在不同温度(25,90,180,260,320℃)下的拉伸试验,研究了温度对其拉伸性能的影响及机理。结果表明:当温度为260,320℃时,试验钢拉伸应力-应变曲线塑性变形阶段均出现锯齿波,呈典型动态应变时效特征;随着温度升高,试验钢的屈服强度减小,抗拉强度先减小再增大,断后伸长率先增加后减小,当温度为180℃时,抗拉强度最小,断后伸长率最大;随着温度升高至180℃以上,动态应变时效发生,试验钢中位错胞尺寸减小,位错密度增大,沿亚晶界和晶界析出的碳化物数量增加、尺寸减小,这也是强度提高、塑性减小的主要原因。

508-Ⅲ坯料锻造过程孔洞变化规律的数值模拟

以508-Ⅲ钢为研究对象,借助数值模拟的研究方法,分析孔洞的演化规律。结果表明:孔洞的形态由球形逐渐变成椭球形,最终闭合;孔洞周围各点的3个主应力在变形过程中逐渐增大,且Load参数μ随变形量的增大逐渐增大;孔洞周围的变形状态均是压缩类应变。坯料的高径比和孔洞尺寸是孔洞闭合率K的主要影响因素;此外,孔洞闭合的快慢受坯料的高径比影响较大。

SA508-Ⅲ钢的氢致脆性行为

采用高温高压气相热充氢方法,将氢充入SA508-Ⅲ钢.在常温下,研究了氢与SA508-Ⅲ钢的拉伸变形行为的交互作用,以澄清钢的氢致脆性机理,为核电用钢的安全设计提供理论依据.结果表明,充氢使钢的屈服强度略升高,而钢的断面收缩率明显降低.充氢后钢的拉伸断口由纯微孔聚集型断口转变为韧窝加河流花样复合型断口.钢的屈服强度升高主要归因于在弹性变形阶段氢对位错的钉扎,从而阻碍了位错开动.然而在塑性变形阶段,氢随可动位错迁移并不断富集于碳化物与基体界面处,当氢浓度达到一定值时,造成碳化物与基体之间的结合强度降低,从而引起钢的塑性降低.

基于微小试样法的国产A508-Ⅲ钢力学性能测试研究

小冲杆试验法是利用冲杆冲压试样薄片,并记录试片从变形到失效的全过程的载荷-位移曲线,并借此分析得到材料屈服强度、抗拉强度等力学性能的试验方法。该方法所需材料少,特别适合于试验材料缺乏或在役设备的无损取样检测的情况。采用小冲杆试验法测试国产A508-Ⅲ钢的力学性能(包括屈服强度、抗拉强度),并且与传统的标准试样测试的拉伸性能进行了比较,结果表明采用小冲杆试验方法能够有效测试材料的屈服强度及抗拉强度。

温度对SA508-Ⅲ钢焊缝金属断裂韧度的影响

为了获得温度对SA508-Ⅲ钢焊缝金属断裂韧度的影响,采用本构曲线法(CCM,constitutive curve method)、ASTM和ISO标准对焊缝金属在典型温度下的试验数据进行了处理.结果表明,采用CCM获得的断裂韧度随温度的升高而降低.当温度从20℃升高到100℃,从100℃升至320℃时,断裂韧度分别降低了11.1%和5.4%.采用扫描电镜观测试样断口形貌发现SA508-Ⅲ钢焊缝金属在典型温度下均呈韧性断裂,当温度达到100和320℃时,韧窝变浅变小,因此韧性出现了一定的下降.研究还发现,采用CCM获得20和100℃时的断裂韧度与ASTM一致;获得320℃时的断裂韧度介于ASTM和ISO之间.

核用A508-Ⅲ钢焊接材料的研制及应用

核级压力容器壳体用钢采用A508-Ⅲ钢,该钢有优良的综合力学性能。为了实现压力容器壳体环焊缝的高强度高韧性匹配,研究开发了A508-Ⅲ钢用H09MnNiMoHR埋弧焊丝、SJ16HR烧结焊剂和J557HR焊条,使用该焊接材料得到的熔敷金属具有较好的强韧性;焊接接头拉伸、冲击、落锤和无损检验等试验结果均达到ASME标准和RCC-M标准中相关规定,并已成功应用于核二级部件的焊接。

A508-Ⅲ钢韧脆转变温度范围的断裂韧性研究

Master曲线法作为描述铁素体钢在韧脆转变区和断裂韧性下平台范围内解理断裂行为的新方法,在反应堆压力容器(RPV)结构的完整性评估中获得了成功应用。完成了-50℃下A508-Ⅲ钢的拉伸试验,按照ASTM标准中基于弹塑性断裂力学和统计方法的Master曲线操作方法,测试并计算RPV用A508-Ⅲ钢材料带有预制裂纹的夏比尺寸试样(PCCv试样)和12.7 mm紧凑拉伸试样(0.5CT试样)在韧脆转变温度范围内(-50℃)的断裂韧性和参考温度。结果表明,两种试样的参考温度仅相差0.6℃。

焊后热处理对SA508-Ⅲ钢焊接接头力学性能的影响

对核容器采用国产SA508－Ⅲ钢锻件埋弧自动焊接头进行不同规范参数热处理，对接头的拉伸、冲击和硬度等力学性能进行了试验。根据试验结果，分析和讨论了焊后热处理对接头力学性能的影响，对SA508－Ⅲ钢提出了最佳焊后热处理保温温度和时间范围。

动态应变时效处理中SA508-Ⅲ钢的组织演变

在不同应变速率和不同应变量下对SA508-III钢进行动态应变时效处理,探讨应变量和应变速率对SA508-III钢组织的影响规律。结果表明,SA508-III钢经动态应变时效处理后,显微硬度、位错密度以及析出相密度均明显提高,且随着应变量和应变速率的提高呈上升趋势。

压力容器用508-Ⅲ钢焊接热影响区组织分析

采用焊接热模拟技术,在Gleeble1500热模拟试验机上对508-Ⅲ钢的焊接热影响区进行了连续冷却转变曲线（SH-CCT）的研究,结合金相观察和硬度测定,绘制了508-Ⅲ钢的SH-CCT曲线。根据冷却转变曲线试验结果对现场提供的焊接件热影响区进行了组织分析。通过分析得出,为了获得较为理想的热影响区组织,应当通过调整焊接工艺参数,减小重点相变温度段（800~500℃）的冷却速度,实际焊接时应保证以1~5℃/s（t8/5为60~300 s）的速度冷却,可以得到组织为13%~27%的铁素体＋73%~81%的粒状贝氏体。

国产A508-Ⅲ钢辐照后的室温低周疲劳性能

以0.5%/s的应变速率,在室温空气中采用轴向应变控制方式测试了国产A508-Ⅲ钢辐照后的疲劳性能.测试结果表明,国产A508-Ⅲ钢在疲劳试验初始阶段出现应变硬化,随后保持应变软化趋势直到失效.推算出了总应变范围与疲劳寿命关系,并以Manson-Coffin方程的形式给出.对比了辐照与未辐照的国产A508-Ⅲ钢的疲劳试验结果,估算出经3.5×1019cm-2辐照后该材料的疲劳寿命大约是未辐照的2/3.

A508-Ⅲ钢声发射特性试验研究

应用三点弯曲试样加载试验研究了核压力壳用材A508—Ⅲ钢的起裂声发射特性和波动频谱特性。结果表明,国产A508—Ⅲ直钢在断裂试验时具有三种类型的声发射特性:1.裂纹缓慢韧性扩展产生的低幅度、低计数声发射事件;2.孔洞和夹杂物起裂或夹杂物与基体分离引起中等幅度以上的声发射事件;3.由准解理脆断引起的高幅度声发射事件。它们的频谱分布分别在300kHz、500kHz范围,脆断信号的频谱可延伸到1MHz。本文还比较了C__R方向和L__R方向试样、国产材料A508—Ⅲ和日本A508—Ⅲ试样、国产A508—Ⅲ辐照前后试样声发射特性上的差异,并探讨了形成不同声发射特性的断裂机理。

A508-Ⅲ钢模拟核压力容器的声发射监测

一、引言核反应堆压力壳的安全性和可靠性是核电站等部门极为关注的问题。自1979年3月美国三里岛事故发生后,人们对反应堆的在役检查,特别是运行中的安全性监控更为重视。由于压力壳是反应堆的基础和安全屏障,因此。

核电用A508-Ⅲ钢主焊缝高纯焊条J557HR的研制

0前言 A508-Ⅲ钢是在A508-Ⅱ钢基础上发展的具有较好塑、韧性的低合金钢，通过热处理能够得到需要的低温和高温力学性能，且物理性能较为理想，目前广泛应用在核反应堆压力容器、蒸汽发生器和稳压器等构件的制造中。

基于Master Curve方法的A508-Ⅲ钢断裂韧性研究

进行了国产A508-Ⅲ钢在韧脆转变区的拉伸实验和夏比冲击实验,获得了A508-III钢在此区域的力学性能和夏比冲击功随温度的变化曲线。以夏比冲击功为28 J或41 J所对应的特征温度关联预估MasterCurve方法的试验温度,分别采用多温度试验法和单温度试验法获得12.7 mm厚三点弯曲试样[SE(B)试样]的Master Curve曲线,并对其参考温度T0进行有效性判定。结果表明,采用单温度及多温度法获得的T0基本一致,国产A508-Ⅲ钢断裂韧性参考温度约为-63℃。

焊接热输入对核级B508-Ⅲ低合金钢焊丝熔敷金属低温韧性的影响

采用自动脉冲热丝TIG焊接技术,对自主研发的B508-Ⅲ低合金钢焊材进行性能验证,选定4种热输入进行熔敷金属试验,使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及电子背散射衍射技术(EBSD)等分析手段研究熔敷金属显微组织以及力学性能在不同热输入下的变化规律。结果发现,焊缝组织为均匀细小的针状铁素体和板条贝氏体,组织晶粒细小且分布均匀;随着热输入增大,大尺寸夹杂物增多,夹杂物面积比有所升高。熔敷金属强度随热输入增大呈下降趋势,塑性随之升高,低温冲击吸收能量最高为310 J,低温冲击断口微观形貌主要是韧窝+准解理。焊缝金属中AF的含量以及大角度晶界的比例随热输入的增大均呈先升高后降低的趋势,与熔敷金属低温韧性随热输入的变化规律基本吻合。

耦合晶体取向及样品尺寸效应A508-Ⅲ钢的室温力学本构模型构建

为满足反应堆压力容器监测试样小型化的需求,需要建立小尺寸样品与标准试样之间的力学性能关系模型,本文对A508-Ⅲ钢小尺寸样品和标准试样的拉伸力学行为进行了分析,采用电子背散射衍射(EBSD)对样品拉伸前后的晶体取向演变规律进行了定量表征,并建立了耦合晶体取向及样品尺寸效应的A508-Ⅲ钢力学本构模型。结果表明,随着样品几何尺寸的减小,拉伸试样的力学性能呈现出尺寸效应和晶体取向效应;由于小尺寸样品厚度方向上包含的晶粒数降低,表层晶粒占比不断上升,导致表层晶粒对材料力学性能的贡献占比发生变化,呈现出尺寸效应;在拉伸过程中,小尺寸样品〈110〉取向的晶粒数量增加了28%,而〈100〉和〈111〉取向的晶粒数量分别下降了9%和19%,导致晶体取向对其拉伸塑性变形和延伸率的贡献占比发生变化,产生了晶体取向效应;构建的耦合晶体取向效应及样品尺寸效应的A508-Ⅲ钢力学本构模型能准确描述小尺寸样品的拉伸力学行为,模型具有较好的准确性和可靠性,相对误差小于5%,能为后续预测小尺寸样品的拉伸力学性能及构建归一化模型提供借鉴。

A508-Ⅲ钢小尺寸试样的拉伸尺寸效应及其归一化模型研究

设计了系列A508-Ⅲ钢小尺寸试样,开展了不同热处理温度和不同厚度下小尺寸试样的室温拉伸测试,分析了小尺寸试样尺寸效应的影响机理。结果表明,随着奥氏体化温度由900℃升高到1 000℃,A508-Ⅲ钢的晶粒尺寸由18.12μm增加到33.21μm;不同热处理温度和不同厚度A508-Ⅲ钢小尺寸试样的拉伸力学性能呈现明显的尺寸效应;随着晶粒尺寸的细化,产生了晶粒尺寸效应,而随着小尺寸试样厚度的减小,产生了特征尺寸效应。同时,引入了能综合描述小尺寸试样晶粒尺寸效应和特征尺寸效应的关键参数λ,构建了考虑尺寸效应的力学本构模型,获得了小尺寸试样与标准试样的屈服强度和抗拉强度归一化模型,并基于试验结果验证了归一化模型的准确性和可靠性,以期为力学性能的换算提供借鉴。

加载速率和几何尺寸对国产A508-Ⅲ钢断裂行为影响的实验研究

由加载速率和几何约束改变而引起的压力容器钢韧脆转变问题是核能安全领域亟待解决的关键问题.为了准确分析国产A508-Ⅲ钢的动态断裂行为,借助INSTRON VHS高速材料试验机,开展了不同加载速率和几何尺寸条件下的国产A508-Ⅲ钢的断裂韧性试验,研究了加载速率和几何尺寸等因素对国产A508-Ⅲ钢动态断裂韧性的影响.研究表明,A508-Ⅲ钢具有良好的抗冲击韧性,随着加载速率的提高,试样的总冲击吸收能基本保持恒定,裂纹萌生吸收能量不断上升,而裂纹扩展吸收能量呈下降趋势.J-Δa阻力曲线和条件起裂韧性J_(Q)随着几何约束的增加而降低,随加载速率的增加而升高.当达到某一临界速率时,条件起裂韧性J_(Q)基本恒定,试样断裂方式也由韧性断裂转变为韧−脆−韧混合断裂.由于出现混合断裂模式,发生脆性断裂时的最大J积分值J_(max)更适于描述国产A508-Ⅲ钢的断裂韧性演化规律.随着试样面外几何约束的降低,J_(max)随Δa_(m)的增加而线性增大.试样面内几何约束越高,J_(max)与Δa_(m)之间的线性关系斜率越大.随着试样几何约束的增加,材料的韧脆转变速率增加,J_(max)值下降.改变几何约束只能在有限的加载速率范围内改变材料的断裂方式,当加载速率超过某个临界值时,加载速率成为影响材料断裂方式的主要因素.