F316H焊接工艺及接头性能研究

选用ER316H焊丝对F316H奥氏体不锈钢试板进行手工钨极氩弧焊对接焊,制定合理的焊接工艺参数,控制焊接层间温度,并对焊接接头、熔敷金属的常温力学性能、高温力学性能(400℃、450℃、550℃、650℃)、耐晶间腐蚀性能以及宏观、微观组织进行了试验和分析。试验结果表明:采用该焊接工艺参数可以获得优质致密、无缺陷的焊接接头,F316H焊接接头试验结果均满足ASME标准要求,能够达到工程应用的要求。

F316奥氏体不锈钢热变形行为与动态再结晶机制

采用等温压缩实验,系统探究了F316奥氏体不锈钢在不同变形量(10%~50%)、变形温度(960~1120℃)和应变速率(0.1~1s^(-1))下的热变形行为与动态再结晶机制。研究表明,F316奥氏体不锈钢的动态再结晶以弓出形核为主要形核方式,应变速率增加和变形温度降低均会导致动态再结晶体积分数和再结晶晶粒尺寸逐渐减小。通过结合Arrhenius方程和Zener-Hollomon参数,成功建立了F316奥氏体不锈钢的流变应力本构方程,其变形激活能Q确定为491.54k J/mol,峰值应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而显著增大。通过引入应变条件的影响,可对流变应力本构方程进一步优化,最终成功实现对F316不锈钢流变应力曲线的良好预测。

一级应变硬化F316奥氏体不锈钢的高温蠕变性能

研究了在200MPa应力下一级应变硬化F316奥氏体不锈钢在650℃、680℃和700℃的蠕变性能和蠕变断裂行为。结果表明:在200MPa恒定应力下蠕变温度越高其蠕变寿命越短,稳态蠕变速率越大,由应力加载引起的瞬时应变越大。蠕变断裂方式主要为韧性断裂。蠕变孔洞主要分布在三叉晶界等脆弱部位,距离断口越远试样中孔洞的平均尺寸和孔洞面积百分比越小。在与断口距离相同的位置上,随着蠕变温度的提高蠕变孔洞的平均尺寸和面积百分比均明显增大。与未预应变的F316不锈钢相比,具有高密度孪晶的一级应变硬化F316不锈钢具有更大的蠕变抗力。分别基于Larson-Miller参数法和θ参数法外推计算了350℃/200MPa下的蠕变寿命,θ参数法的拟合曲线与实际蠕变曲线吻合得较好。根据Larson-Miller参数法和θ参数法,探讨了350℃/200MPa下一级应变硬化F316奥氏体不锈钢长期服役蠕变可靠性。

超低碳控氮奥氏体不锈钢电渣重熔工艺实践

采用EBT→LF→VOD→ESR冶炼工艺方案,完成2个炉次,直径1100 mm超低碳控氮奥氏体不锈钢F316电渣锭的工艺试验,结果表明:电渣锭化学元素均匀,纯净度高,能满足核电超低碳控氮奥氏体不锈钢的制造需求。

316F不锈钢中MnS夹杂的电子显微学分析

本文利用透射电子显微术,研究了SUS 316F不锈钢中MnS夹杂的结构和缺陷,发现并确定了MnS中的一种(Cr,Mn,Ti,V)O氧化物颗粒所属物相,并利用扫描透射电子显微镜(STEM)结合X射线能量色散谱(EDS),对MnS和不锈钢界面及MnS和氧化物颗粒的界面进行了成分分析,表明在MnS和不锈钢界面处不存在贫Cr区,在部分MnS和氧化物界面存在一层厚度为10 nm以下的氧化硅非晶层。

核电阀门用不锈钢热变形行为研究及应用

针对大型特厚F316H不锈钢阀门锻件易出现粗晶、混晶和探伤无底波等难题,对其高温下的流变行为进行了研究,以探索最佳的热加工变形工艺参数来指导实际生产应用。采用Gleeble-1500D热模拟试验机,在应变速率为0.001~1 s^(-1)、变形温度为950~1250℃条件下开展了热压缩变形试验。基于Arrhenius模型,建立了高温流变应力本构方程,并计算得到热变形激活能为393.857 kJ·mol^(-1)。基于DMM动态材料模型,建立了应变量为0.8的热加工图,在变形温度为1100~1150℃、应变速率为0.005~0.01 s^(-1)时,功率耗散因子达到峰值,结合微观金相分析,该变形条件下晶粒发生了充分的动态再结晶,可作为热加工的主加工区域。结合热加工图,设计了核电不锈钢阀体锻件(规格为12寸)的锻造工艺,并经生产验证得到了晶粒度、无损探伤和力学性能优异的锻件。

大型奥氏体不锈钢锻件的晶粒尺寸控制

针对大型F316H奥氏体不锈钢锻件塑性变形抗力大,锻造工艺不当易导致开裂、粗晶和混晶等难题,开展晶粒粗化实验、高温拉伸和高温压缩实验,以研究材料晶粒的长大规律、热塑性及临界变形量对动态再结晶的影响。实验结果表明:当变形温度高于1050℃时,晶粒尺寸随着保温时间的延长不断增大,变形温度越高,晶粒尺寸长大趋势越明显。随着变形温度的升高,材料的抗拉强度逐渐变小,塑性抗力逐渐减小。同一变形温度下,随着变形程度的增加,动态再结晶程度随之增大。相同变形量下,随着变形温度的升高,动态再结晶更充分,晶粒尺寸更为细小,晶粒数量大幅增加。根据实验结果制定了直径为Φ5800 mm的管板锻件的锻造工艺,经实际生产验证,取得了较好的实施效果。

国产单层带极电渣堆焊技术研究

采用国产焊材(哈焊所H316LF/SJ15F)与进口焊材(日本WELESS 316LJ/WEL ESB F-6M)分别进行单层带极电渣堆焊试验,对堆焊试件的焊后外观、焊层表面及结合层的检测,力学性能及化学成分的分析,并将国产焊材应用于产品中。结果表明:与进口焊材相比,国产焊材能获得稳定的堆焊过程,具有良好的焊接外观成型;国产焊材与进口焊材堆焊后试件力学性能能满足相关技术要求;不同焊材堆焊后试件经理化检测后各项结果都极为接近,能够满足相关规范与技术要求;国产焊材(哈焊所H316LF/SJ15F)可以实现大厚度筒体内壁单层电渣堆焊,满足实际应用的要求,各项指标符合技术规范及要求,可以完成代替进口焊材的替代。