美国ASTM321不锈钢的埋弧焊工艺

本公司在为福州第二化工厂制造不锈钢回收分离器时．使用了美国ASTM321不锈钢材料，该分离器自身总质量21t，直径3400mm，板厚32mm，为Ⅲ类压力容器。其材质相当于国产0Cr18Ni9不锈钢，对此类不锈钢的焊接，一般是采用焊条电弧焊工艺。为提高焊接效率，保证产品质量，采用了埋弧焊。

添加中间层的TC2钛合金/321不锈钢真空扩散焊研究

目的以Cu箔、Ni箔为中间层,使用真空扩散焊工艺实现TC2钛合金与321不锈钢的焊接。方法采用扫描电子显微镜、EDS能谱仪、X射线衍射仪、冲击韧性实验机、显微硬度计等仪器研究了焊接温度、典型中间层材料等工艺参数对TC2钛合金/321不锈钢焊接界面微观结构、界面元素扩散、接头力学性能的影响规律。结果在添加中间层的扩散焊接头中,是否会形成界面区和扩散区以及界面区和扩散区的宽度,受焊接温度的影响,也受中间层和母材成分及性能的影响。在以Ni为中间层的TC2钛合金与321不锈钢真空扩散焊接头中,扩散区会产生AlNi_(3)、NiTi等新物相,当以Cu为中间层时,扩散区中会产生Cu_(0.81)Ni_(0.19)等新物相。在实验条件下,使用铜箔作为中间层的TC2钛合金与321不锈钢真空扩散焊接头的力学性能优于使用镍箔作为中间层的真空扩散焊接头的力学性能。结论在实验条件下,添加中间层的TC2钛合金/321不锈钢真空扩散焊的最佳工艺参数如下:真空度为10^(-4)Pa,焊接温度为820℃,焊接压力为15MPa,焊接时间(即保温时间)为90min,保压时间为240min,以Cu作为中间层。

温度和应变幅对亚稳奥氏体不锈钢S321低周疲劳行为的影响

在室温和650℃的环境下对S321、S321H不锈钢进行了0.5%、0.7%、0.9%应变幅下的低周疲劳试验,并在室温下对S321和S321H开展了多个寿命点的疲劳加载历史试验,结合X射线衍射定量分析测算形变诱发马氏体的含量。结果表明:形变诱发马氏体的生成会导致奥氏体钢持续循环硬化,室温下合金在初次硬化后继续二次硬化,而在650℃下没有形变诱发马氏体生成,合金在初次硬化后进入循环稳定阶段。循环过程中,碳含量越低,形变诱发马氏体含量越多,合金的循环硬化程度更高。两种温度下,两种材料的疲劳寿命在低应变幅下都相差不大,应变幅越大,两种材料的疲劳寿命相差越大,因此,可以考虑服役条件为低应变幅时使用S321不锈钢代替S321H不锈钢。

模拟压水堆一回路环境下冷应变对321不锈钢高温电化学行为和应力腐蚀开裂行为的影响

321不锈钢是常用的压水堆结构材料之一,在成型加工和服役期间易因各种因素发生冷应变,使其性能发生改变。本文在模拟压水堆一回路水化学环境中,测量了不同冷应变量321不锈钢的电化学阻抗谱,并用热应变样品作为对比;采用慢应变速率拉伸测试了冷应变试样应力腐蚀开裂性能。使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)对样品微观特征进行了分析。XRD分析表明,冷应变使基体发生了由奥氏体到马氏体的转变,而高温抑制了这一过程。随着应变程度的增大(至20%),电荷转移电阻增大,膜电阻随马氏体含量的升高而降低。裂纹萌生实验结果表明,马氏体优先发生氧化腐蚀,保护了奥氏体基体,抑制了应力腐蚀裂纹萌生。

稀土钇和铈对321不锈钢中钛类夹杂物的改性作用

通过在321不锈钢熔炼过程中分别添加不同含量的稀土元素钇(Y)和铈(Ce),研究321不锈钢中钛类夹杂物的热力学特征,考察了稀土元素种类及含量对钢中钛类夹杂物成分及形貌的影响。结果表明,未添加稀土元素时,321钢液中典型夹杂物为TiN和以Al_(2)O_(3)为核心的Al_(2)O_(3)-TiN复合夹杂物。向钢液中添加稀土元素,当Y添加量为5.0×10^(-6)(质量分数,下同)时,钢液中的典型夹杂物为Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)和部分未被改性的Al-O复合夹杂物,随着Y元素含量增加,Al_(2)O_(3)夹杂物被逐渐改性为含钇氧化物,当Y添加量为4.7×10^(-5)时,钢液中的典型夹杂物为Y_(2)O_(3)-TiN复合夹杂物;当Ce添加量为5.0×10^(-6)时,钢液中的夹杂物主要有Ce-O、Ce-Al-O类夹杂物,Al_(2)O_(3)夹杂物不再单独存在。钢液中TiN夹杂物的数量及尺寸随稀土元素添加量的不同而存在差异。添加稀土元素后,TiN数量减少,尺寸减小,当Ce添加量为1.0×10^(-5)时,TiN的数量及尺寸均与Y添加量为4.7×10^(-5)时接近,表明在添加量相近的情况下,Ce对夹杂物的改性效果优于Y。

SUS321不锈钢表面Cr/CrN涂层的制备与抗氧化及耐腐蚀研究

采用磁控溅射技术,在SUS321不锈钢表面制备Cr/Cr N涂层,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及分析天平等分别表征样品高温氧化及酸性盐雾腐蚀实验后的微结构及增重。结果表明,当磁控溅射气体分压比为P_(Ar)/P_(N_(2))=3∶1的涂层样品抗氧化性能及耐腐蚀性能最佳。在此基础上通过循环沉积制备了多层Cr/CrN涂层,6周期涂层样品在600℃氧化200 h后的单位面积增重为3.599 g/m^(2),表面氧化膜致密,没有出现剥落现象;6周期的涂层样品在酸性盐雾环境中能够保持480 h表面无变化,在放置500 h后边缘部位才开始出现轻微锈迹。固定磁控溅射气体分压比为P_(Ar)/P_(N_(2))=3∶1时,制备的6周期Cr/CrN多层膜涂层具有最佳的抗氧化及耐酸性盐雾腐蚀性能。

ASTM321奥氏体不锈钢的焊接工艺评定

针对苍南县立瓯石化设备有限公司制造的分层器,介绍了美国ASTM 321奥氏体不锈钢的性能和焊接工艺。

20#碳钢和321不锈钢在高温环烷酸中的腐蚀行为

高温环烷酸腐蚀是加工高酸原油过程中主要的腐蚀问题,温度和环烷酸浓度对其影响很大。本工作采用动态高温反应釜研究了不同温度和环烷酸浓度下20#碳钢和321不锈钢的腐蚀行为。结果表明,两种材质在环烷酸中的腐蚀速率随温度升高均呈现先增加后减小的规律。在环烷酸浓度为5%时,碳钢在280℃时腐蚀速率最高,而321不锈钢在260-280℃时腐蚀速率最高。在280℃时,随环烷酸浓度的增大,两种材料的腐蚀速率急剧增加,但浓度对两种材料的腐蚀速率加速比不同。在一定的环烷酸浓度下,两种材料的腐蚀速率发生突跃,对于20#碳钢,在环烷酸浓度1.5%-2%时存在一个腐蚀突跃区,而321不锈钢的腐蚀突跃区在环烷酸浓度为3%-5%之间。

321不锈钢与410不锈钢性能的对比研究

对同一热处理工艺下的321不锈钢与410不锈钢的性能进行对比研究。结果表明:321不锈钢主要应用于对耐腐蚀性能要求较高的场合,410不锈钢主要应用于对强度和硬度要求较高的场合。此结论可大致适用于奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢,并为实际生产、加工选择不锈钢提供重要依据。

304L不锈钢代替321不锈钢的可行性研究

为了优选反应堆材料,本文对0Cr18Ni10Ti(321)和00cr19Ni10(304L)不锈钢的冶金性能、物理性能、力学性能、腐蚀性能、焊接性能、加工性能进行了对比分析.分析结果表明:304L不锈钢除了拉伸和蠕变强度比321不锈钢低一点外,其余性能在反应堆运行工况下比321不锈钢好.在反应堆中304L不锈钢可以替代的321不锈钢.

321不锈钢点蚀电位影响因素的研究

通过正交设计和对比实验研究了温度、pH值以及Cl^-和SO4^2-含量对321不锈钢点蚀电位的影响．正交设计表明，温度和Cl^-（Cl^-≥0．014mol／L）含量对点蚀电位Eb的影响显著，但pH值（6～9）则没有影响．对比实验表明，当Cl^-≤0．014mol／L时，Cl^-对Eb没有影响，当Cl^-〉0．014mol／L，则Eb随Cl^-浓度对数升高而线性下降．点蚀电位随温度升高而下降．如不含Cl^-，则SO4^2-对Eb没有影响，当Cl^-=0．028mol／L时，Eb随SO4^2-浓度升高而升高，并趋于稳定值．

固溶处理和稳定化处理对321不锈钢性能的影响

通过对321奥氏体不锈钢进行固溶处理和稳定化处理,研究了不同处理方法对其性能的影响。结果表明,经过固溶处理后321不锈钢的耐腐蚀性能提高;再经过稳定化处理后耐腐蚀性能更高,且晶粒细小;经过固溶处理、稳定化处理后奥氏体不锈钢的力学性能没有明显变化。

双相321不锈钢管的氧化失效行为

321不锈钢管被用在热交换器中,当温度在约700℃时,钢管外表面氧化膜严重脱落。在热空气中进行了恒温氧化模拟试验,使用电子探针和X射线衍射仪等设备对钢管表面进行了研究,结果表明:不锈钢管中γ和α两相共存是氧化膜脱落的根本原因。

700℃服役8万h后析出大量σ相AISI 321不锈钢的再利用

以在700℃服役8万h后因组织中析出了大量σ相而报废的AISI 321不锈钢为对象,对其进行不同工艺的固溶处理,研究了固溶处理前后的组织和高温力学性能,并重点关注了固溶处理后组织和高温力学性能的恢复情况。结果表明:固溶处理可以使σ相溶解消失;在1 050℃固溶处理2h后,报废不锈钢的组织和高温力学性能得到很好的恢复,并符合行业标准规定的性能要求,该处理工艺为报废AISI 321不锈钢组织和性能恢复的最佳工艺。

321不锈钢在低酸度硝酸铀酰溶液中的腐蚀特性

用称量法和电化学法研究了321不锈钢在不同浓度和pH值的硝酸铀酰溶液中的高温均匀腐蚀和电化学腐蚀行为.均匀腐蚀试验结果表明,在选定的腐蚀条件下,321不锈钢样品在960h内,其表面光洁度无明显变化,腐蚀速率小于0.04g/m2.h,在低酸度的硝酸铀酰溶液中耐蚀.用腐蚀电化学法研究了321不锈钢在有溶解氧的硝酸铀酰溶液中的腐蚀电化学特性,测量了电极的腐蚀电位、腐蚀电流密度.经AES分析表明,电化学腐蚀后的样品在腐蚀膜中有一定量的铀,深度剖析含铀腐蚀膜的厚度为10～15nm.

321不锈钢板坯夹杂物研究

用两步法冶炼321不锈钢,采用扫描电镜能谱分析方法,研究了连铸浸入式水口结瘤物和32l不锈钢连铸板坯表面夹杂物的成分,探讨了水口结瘤与表面夹杂物的关系。结果表明:板坯夹杂物主要包含Ti、O、N、Ca等元素,与浸入式水口结瘤物中包含的成分相同,说明连铸水口结瘤是造成32l不锈钢连铸板坯夹杂物的重要原因,并依此提出了防止浸入式水口结瘤的建议。

Cr^(6+)对321不锈钢在硝酸铀酰溶液中的腐蚀行为影响

对321不锈钢在1~4 mol/L HNO3+50 g/L UO2(NO3)2溶液和1~4 mol/L HNO3+50 g/LUO2(NO3)2+4 g/L Cr6+溶液中的均匀腐蚀行为进行了研究。通过比较发现,溶液中的Cr6+极大促进了321不锈钢在硝酸铀酰溶液中的腐蚀。扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)分析表明,溶液中的Cr6+使321不锈钢表面膜中的Cr2O3发生了溶解,在321不锈钢晶界和晶粒都发生了严重腐蚀。

氢对321不锈钢焊接热影响区力学性能的影响

利用Gleeble3800热模拟试验机和动态充氢慢应变拉伸试验研究了氢对321不锈钢焊接热影响区力学性能的影响,采用扫描电镜和光学显微镜分析了拉伸试样的断裂特征。结果表明:氢导致321不锈钢慢应变拉伸试样断裂模式发生变化,裂纹启裂于试样表面,断口由脆性断口和韧性断口构成。氢会导致321不锈钢焊接热影响区产生严重的塑性损失。焊接近缝区对氢最为敏感,塑性损失为56.1%,抗拉强度下降约50 MPa。

爆炸处理消除焊接残余应力对SUS321不锈钢组织结构的影响

研究了ＳＵＳ３２１ 不锈钢经爆炸处理消除焊接残余应力后的残余组织与结构，发现低倍组织几乎没有什么变化，而在亚结构方面产生大量的位错、层错、孪晶，并伴有少量的ε－ 马氏体生成。

321不锈钢板坯质量缺陷分析及改进

321不锈钢生产中容易出现铸坯皮下夹渣和内部夹杂等质量缺陷。为了改进铸坯品质,在板坯发生缺陷的部位进行取样,利用光学显微镜、扫描电镜对其进行观察和检测。同时,还进行了大量生产数据统计分析。研究发现:铸坯皮下夹渣主要原因是连铸中包水口结瘤造成结晶器液面波动,以及保护渣恶化结块;而铸坯内部夹杂主要是聚集分布的Ti N、Ti-Al-O的复合夹杂物。为此,从工艺因素和化学反应机理两方面进行分析,进而制定了相应控制措施,在随后的生产实践中取得了明显成效。