0Cr18Ni10Ti不锈钢高温蠕变-棘轮交互作用试验研究

工程结构件在实际服役过程中往往会承受恒定载荷和循环载荷的双重作用,严重影响相关设备的安全运行。因此,有必要对0Cr18Ni10Ti不锈钢在350℃下进行应变和应力控制的无保持时间交变载荷试验以及具有保持时间的蠕变-棘轮交互作用试验,研究不同保持类型和保持时间对其蠕变-棘轮交互作用的影响。结果表明:应变控制下,峰谷值保持的应力响应低于谷值保持和峰值保持情形,与无保持相比下降幅度为11.4%;应力幅值在峰值保持时间为30、120和300 s的下降幅度依次为5.3%、11.4%和12.7%,下降速率随着保持时间的增加逐渐减缓。在应力控制下,峰值保持的棘轮应变演化速率相较于谷值保持和峰谷值保持更快,与无保持相比棘轮应变增幅为40.2%;棘轮应变的演化与峰值保持时间呈正相关,棘轮应变在峰值保持时间为30、120和300 s的增幅依次为40.2%、50.9%和54.0%。

熔速对高填充比06Cr18Ni11Ti电渣重熔铸锭凝固过程的影响

以06Cr18Ni11Ti钢高填充比电渣重熔铸锭为研究对象,通过建立瞬态电渣重熔过程的多相多物理场耦合模型,探究了熔速对电渣重熔过程中电磁、传热、流动及凝固行为的影响。结果表明,不同熔速下的电流路径基本一致,且存在明显的集肤效应,结晶器内部温度呈抛物线形分布,且温度梯度较大。随着熔速从5 kg/min增至7 kg/min,电流密度、洛伦兹力和焦耳热分别增加了16.2%、37.7%和63.3%;渣池最高温度从1902 K上升至2058 K;渣池内存在两对方向相反的涡旋,结晶器内的流动随熔速增大变得更加剧烈;在本文研究条件下,提高熔速会导致熔池深度增大、铸锭局部凝固时间延长;当熔速为5 kg/min时,局部凝固时间最短,熔池深度在结晶器直径的1/2~1/3,有助于保证铸锭良好的致密性和结晶质量。

不锈钢0Cr18Ni10Ti焊接头高温、高应变率下的动态力学性能

利用带有加热装置和同步组装系统的Hopkinson压杆系统对反应堆工程管道材料0Cr18Ni10Ti焊接头的母材和焊缝进行了高温、高应变率下的动态力学性能测试.实验的应变率范围为200—3800 s^(-1),温度范围为25—600℃,得到了材料在不同温度和应变率耦合作用下的应力-应变曲线。着重考察了两种材料塑性流变应力的温度和应变率敏感性,并得到了它们的Johson-Cook(J-C)模型.实验表明,母材和焊缝材料均具有较强的热软化效应及应变强化效应,而应变率强化效应相对较弱,并且这些效应本身也受到温度的影响.温度较高时,材料的塑性流变应力受应变和应变率强化的程度减弱,在一定变形量下甚至出现降低趋势.根据热激活位错运动理论对上述现象的内在机理进行了解释和探讨,并对试样的金相组织进行了观察和分析.

0Cr18Ni10Ti不锈钢焊接接头的显微硬度研究

利用带有正四棱锥形金刚石压头的Vickers显微硬度计对0Cr18Ni10Ti不锈钢焊接接头的焊缝、母材、熔合区及热影响区的压痕尺寸效应进行了研究,实验载荷为0.098—4.9 N,载荷保持时间均为10 s.结果表明,接头各区域的显微硬度在较小的载荷下随实验载荷的增加而减小,当载荷超过1.96 N时各区域硬度值基本保持恒定.采用PSR模型对接头各区域硬度值随载荷的变化规律进行了较为准确的描述,得到的HV_(PSR)与1.96 N载荷下的实验结果间的误差小于3%.在2.94 N的实验载荷下沿垂直接头方向连续进行了微压痕测试,得到接头在不同位置处的显微硬度分布曲线,并对接头的金相组织进行了观察和分析.

0Cr18Ni10Ti不锈钢源壳TIG焊接温度场数值模拟及试验验证

针对0Cr18Ni10Ti不锈钢放射源源壳钨极氩弧焊(TIG)焊接过程,采用ANSYS有限元软件对焊接温度场进行数值模拟分析,建立了非稳态TIG焊接熔池形态的数值分析模型,分析中引入了热焓和表面分布高斯电弧热源模型,初步计算了焊接电流和焊接速度对焊接温度场分布的影响。通过比较焊缝有效熔深的测量结果和计算结果,验证了所建模型的正确性和可靠性。以计算结果为基础,对焊接工艺参数进行优化,建立了0Cr18Ni10Ti不锈钢放射源源壳的焊接工艺路线。

0Cr18Ni10Ti管道钢的随机循环应变-寿命关系

试验研究了管道钢0Cr18Ni10Ti的随机循环应变-寿命关系。基于Coffin-Manson方程,提出了考虑了任意存活概率和置信度的随机CSL关系的模型及参数的求解方法。模型由概率-应变-寿命曲线、置信度-应变-寿命曲线和概率-置信度-应变-寿命曲线组成,分别用于表征试验数据分散性规律、数据量以及两者同时对概率评价的影响。试验数据的分析结果验证了模型的有效性和实用性。

0Cr18Ni10Ti管道钢的随机循环本构模型

通过完成增量步应变控制疲劳试验,研究了新管道钢0Cr18Ni10Ti的随机循环本构关系。试验验证了以前在焊缝金属试验中的发现与推断,即工程材料的循环本构存在随机性,与循环应变-寿命关系的随机性一样,是固有的疲劳现象。拓展以前赵等人的工作(Nucl. Eng. Des., 2000, 199(3): 315-326),基于Ramberg-Osgood方程及其修正形式,提出了任意存活概率和置信度的随机循环本构模型及参数的求解方法。模型包括存活概率-应变-寿命曲线、置信度-应变-寿命曲线和存活概率-置信度-应变-寿命曲线。试验数据分析验证了模型的有效性和实用性。

平均应变对0Cr18Ni10Ti管道钢随机应变-疲劳寿命关系的影响规律

试验研究了平均应变对0Cr18Ni10Ti管道钢随机应变-寿命关系的影响规律.从节约试样和试验费用角度,采用改进的极大似然疲劳试验法,应变比分别为-1、-0.52、-0.22、0.029、0.18和0.48的条件下,完成了104个试样的应变控制疲劳试验.在材料具有完全平均应力松弛特征、现有平均应变理论无法表征其影响情况下,首先基于Coffin-Manson方程,应用广义极大似然法有效地测定出各应变比下材料的随机应变-寿命关系.通过比较各应变比下疲劳寿命均值、对数疲劳寿命均方差和概率疲劳寿命,揭示出0Cr18Ni10Ti管道钢高可靠性时,应变比大于0有大约1.3～1.6的正面效应,小于0为负面效应.现有平均应变效应研究仅考虑疲劳寿命均值可能给出错误评价;必须综合考虑均值、均方差和样本量3因素才能给出合理评价.

0Cr18Ni10Ti不锈钢热浸镀铝及高温扩散后的高温氧化行为

为提高0Cr18Ni10Ti不锈钢的抗高温氧化能力,采用熔剂法在0Cr18Ni10Ti不锈钢表面制备热浸镀铝层,并经950℃、2 h高温扩散。采用SEM、EDS对热浸镀铝高温扩散试样及不锈钢试样900℃氧化不同时间的表面、截面进行了形貌观察及成分分析。结果表明:镀铝高温扩散试样的氧化动力学曲线较平缓且氧化增重较小;0Cr18Ni10Ti不锈钢经900℃、100 h氧化后表面主要由Fe2O3组成,氧沿晶界向内扩散产生内氧化;镀铝高温扩散试样900℃氧化期间,表面主要由Al2O3氧化膜组成,有效地阻止了合金元素与氧的互扩散,Ni元素在Fe Al层与Al固溶层富集阻碍了Fe Al合金层Al向基体扩散,使镀铝高温扩散试样Fe Al合金层经900℃、100 h氧化后Al元素贫化量较少。镀铝高温扩散试样900℃、100 h下的抗氧化性能优于0Cr18Ni10Ti不锈钢。

平均应变对0Cr18Ni10Ti钢随机循环应力-应变关系的影响规律

试验研究了平均应变对0Cr18Ni10Ti管道钢随机循环应力-应变关系的影响规律。从节约试样和试验费用角度,提出了改进的极大似然疲劳试验法,以应变比分别为–1、–0.52、–0.22、0.029、0.18和0.48完成了104个试样的应变控制疲劳试验。揭示出材料具有Masing行为和完全平均应力松弛特征,现有平均应变理论无法表征其影响。因此,首先基于Ramberg-Osgood方程,应用广义极大似然法有效地测定出各应变比的材料随机循环应力-应变关系。通过比较各应变比的循环应力幅均值、循环应力幅均方差和概率循环应力幅,揭示出高可靠性管理时,平均应变具有降低循环应力幅作用,应变比接近0时最显著,偏离逐渐减弱。说明了研究平均应变效应,仅考虑均值,可能给出错误评价;必须综合考虑均值、均方差和样本量3因素才能给出合理评价。

12Cr18Ni10Ti钢TIG焊工艺及接头力学性能

通过对12Cr18Ni10Ti不锈钢板材和管材进行焊接工艺试验,确定与优选了焊接工艺参数,对比了手工TIG焊及自动TIG焊的室温、高温拉伸力学性能、焊缝硬度及其金相组织。结果表明:管材的室温拉伸性能与板材的相当;手工TIG的焊缝中部组织基本上倾向于等轴状铸造枝晶组织,自动TIG焊的焊缝中部组织倾向于柱状枝晶组织;热影响区的硬度略高于焊缝,焊接接头的抗拉强度可达到母材的90%。

不同冶炼工艺对1Cr18Ni10Ti钢夹杂物的影响

通过试验研究了1Cr18Ni10Ti不锈钢的4种冶炼工艺:真空感应+电渣重熔、真空感应(陶瓷过滤器)、真空感应(陶瓷过滤器)+电渣重熔、真空感应+真空自耗,得到钢锭中夹杂物的种类、大小以及数量的变化。对比试验结果可知,采用真空感应(陶瓷过滤器)冶炼工艺与真空感应+真空自耗之后的钢锭的夹杂物水平相当,D类夹杂物数量最少,大颗粒夹杂物占比也最小。

15CrMoR/OCr18Ni10Ti复合钢板的焊接

针对15CrMoR/0Cr18Ni10Ti复合钢板的焊接性能及加氢反应器制造的质量要求,进行了焊接工艺评定试验,确定了适宜的焊接工艺。

0Cr18Ni10Ti钢中TiN夹杂物的危害及应对措施

浅述了Ti N给0Cr18Ni10Ti等含Ti奥氏体不锈钢使用带来的影响,并对如何降低0Cr18Ni10Ti钢中Ti N数量及评级的措施进行了分析讨论。选择适宜的原辅料、冶炼工艺流程及工艺参数,可有效降低钢中Ti N;推广应用00Cr19Ni10N是解决Ti N危害的最有效手段。

加工工艺对0Cr18Ni10Ti不锈钢管高温拉伸性能的影响

文章研究了拉拔变形量、固溶温度及矫直次数对0Cr18Ni10Ti不锈钢管320℃高温拉伸性能的影响。结果表明:随着拉拔变形量的增大,0Cr18Ni10Ti不锈钢管的屈服强度和抗拉强度明显降低,延伸率显著升高;随着固溶温度的升高,0Cr18Ni10Ti不锈钢管抗拉强度先升高后降低,屈服强度升高,延伸率降低;随着矫直次数的增加,0Cr18Ni10Ti不锈钢管的高温抗拉强度先降低后变化不大,高温屈服强度略有升高,延伸率变化不大。

0Cr18Ni10Ti不锈钢热浸镀铝高温短期氧化行为

采用熔剂法对0Cr18Ni10Ti热浸镀铝,通过SETSYS Evolution高温热重分析仪对0Cr18Ni10Ti热浸镀铝及0Cr18Ni10Ti不锈钢在900℃×24 h、1000℃×24 h短期氧化行为进行了研究,采用EDS、SEM对表面、截面进行了能谱分析及形貌观察。研究结果表明,热浸镀铝及不锈钢900℃×24 h、1000℃×24 h氧化动力学曲线均符合抛物线规律,热浸镀铝900℃×24 h、1000℃×24 h氧化速率分别为2.419×10-12mg/cm2·h、1.483×10-13mg/cm2·h,0Cr18Ni10Ti不锈钢900℃×24 h、1000℃×24 h氧化速率分别为3.927×10-12mg/cm2·h、6.49×10-12mg/cm2·h。热浸镀铝提高了0Cr18Ni10Ti不锈钢的抗高温氧化性。热浸镀铝900℃×24 h、1000℃×24 H高温氧化分别生成θ-Al2O3氧化物及θ-Al2O3和α-Al2O3的混合物。

0Cr18Ni10Ti管道钢的结构静强度可靠性评估

针对管道钢(0Cr18Ni10Ti),采用(对数)正态分布可靠性评估方法,根据已有试验数据,给出了结构静强度(屈服强度和抗拉强度)的可靠性估计,同时也给出了延伸率和断面收缩率的可靠性估计。该评估结果可用于0Cr18Ni10Ti管道钢可靠性预计。

热处理工艺对铸造0Cr18Ni10Ti不锈钢组织性能的影响

铸造0Cr18Ni10Ti不锈钢虽然经过单一的固溶处理可以改善其耐腐蚀性能,但仍不能满足应用要求。本文利用优化的固溶处理与固溶+稳定化复合热处理来提高0Cr18Ni10Ti的耐腐蚀性能,并对试样进行金相、硬度和腐蚀试验,分析对比得出:在1 020℃×1.5 h固溶处理+890℃×2 h稳定化处理,试样有最优的耐蚀性。

1Cr18Ni10Ti不锈钢疲劳性能研究

采用真空感应加电渣重熔冶炼技术生产的 1Cr18Ni10Ti不锈钢 ,其冶金质量和全面性能较以前相比均有很大提高。通过对 1Cr18Ni10Ti棒材样品疲劳断口的研究分析表明 ,材料的疲劳性能与冶金质量、内部组织结构、试件表面完整性有关。改变热处理制度能显著提高材料的疲劳寿命 ,在其他条件相同的情况下 ,样品的表面完整性对疲劳寿命有很大影响。在试验过程中发现 ,疲劳裂纹源多为机加工留在表面的刀痕、划痕。