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。

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.

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.

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。

SA508-3钢厚壁圆筒纵焊温度场及应力场有限元分析

基于ANSYS有限元分析软件建立了SA508-3钢厚壁圆筒多层多道焊接有限元模型.在此基础之上,以体生热率热源作为焊接热源模型得到了多层多道焊接温度场结果;通过热-结构间接耦合法,得到了焊接应力场结果.模拟计算结果表明,以体生热率热模型作为焊接热源,温度场分布和应力场分布基本符合实际焊接情况;多层多道焊接对焊接构件厚度方向上的残余应力影响较大,该方向在焊缝稳定区产生的最大残余应力为100 MPa;焊缝稳定区残余应力分布有规律,从焊缝到母材,残余应力不断减小;焊缝两端过渡区的残余应力分布较为复杂;焊接构件的焊缝和熔合区的等效应力最大,最大等效应力为490 MPa.

大型钢锭铸锻一体化数值模拟

对363 t的SA508-Ⅲ钢锭进行了铸锻一体化数值模拟仿真。首先在铸造仿真软件中建立钢锭铸造过程的仿真模型并完成计算分析,然后将铸造结果导入锻造仿真软件中,建立锻造成形的仿真模型并完成计算分析。分析表明:通过铸锻一体化数值模拟仿真,明确了缩孔缩松、碳偏析、晶粒等在锻造过程中的演化规律,预测了缩孔缩松和碳偏析在锻件中出现的部位。

SA508-Ⅲ钢窄间隙埋弧焊焊后热处理残余应力分析

【目的】旨在更好地了解焊后热处理工艺对SA508-Ⅲ钢大型核电压力容器残余应力的影响。【方法】制备了SA508-Ⅲ钢焊接试件,并依据ASME标准执行不同规格的焊后热处理工艺。采用盲孔法分别测量了焊态及不同规格焊后热处理态下焊接试件上下表面的残余应力分布;同时,基于ABAQUS软件,对焊接试件的焊接及焊后热处理过程的应力演变进行了数值模拟,考查了蠕变对焊后热处理残余应力的影响,并研究了焊后热处理时间对残余应力释放程度的影响。【结果】结果表明,在620℃的焊后热处理温度下,材料的蠕变效应对残余应力的释放起着非常重要的作用,考虑蠕变的焊后热处理模型得到的残余应力分布与实测值更为接近。模拟结果显示,焊后热处理时间为1 h,6 h和40 h时,焊缝的横向残余应力值峰值分别为200 MPa,65 MPa,50 MPa。【结论】随着焊后热处理时间的延长,焊缝应力水平持续下降,且在焊后热处理6 h内下降最为显著,为焊后热处理工艺的优化提供了依据。

考虑高温蠕变损伤的服役金属屈服强度模型探析

在役设备长期承受高温高压且无法预测其重要力学性能指标,有必要建立考虑高温蠕变损伤的屈服强度模型。传统屈服准则未考虑温度的影响以及材料有效杨氏模量随损伤下降的趋势。在阐述金属温度相关性屈服强度理论模型和K-R蠕变损伤本构方程的基础上,通过建立服役杨氏模量与蠕变损伤内变量的内在联系,推导出考虑高温蠕变损伤的服役金属屈服强度模型。以SA508-Ⅲ钢材料为例,开展了蠕变中断+高温拉伸试验,理论计算与试验结果呈现一致性。

加载速率对SA508-Ⅲ钢断裂韧性及断裂行为的影响

采用J积分方法研究了SA508-Ⅲ钢不同加载速率下的断裂韧性,探讨了不同加载速率钢的断裂行为。结果表明,SA508-Ⅲ钢的断裂韧性随加载速率的升高而增加。随加载速率升高,SA508-Ⅲ钢裂纹尖端区域达到临界应变率所需应力功增加,钢断裂前所吸收的能量增加,因此钢断裂韧性增加。同时,随加载速率升高,主裂纹沿碳化物与基体的界面启裂和扩展时间减少,位错密度增加,引起裂纹尖端应力应变集中,增加了钢的变形抗力,因此钢的断裂韧性增加。

核电水室封头高效切削加工及刀具失效分析

水室封头是AP1000核岛核电站中蒸汽发生器的重要零部件,是典型的核电大型异型零部件.水室封头的整个加工过程复杂,工艺要求严格,刀具破损情况严重,生产效率极低,因此严重影响我国核电工业的发展.从水室封头加工工艺、水室封头材料SA508Ⅲ钢的加工特性、水室封头加工刀具的主要破损形式及原因等几方面进行分析和探讨,并对水室封头加工过程进行虚拟加工分析,针对水室封头加工的特点提出几种延长刀具寿命措施,并设计了专用层切车刀和仿形铣刀片,从而为提高水室封头切削加工效率和刀具寿命提供支持.

合金元素对低合金钢铸造性能的影响

通过JMatPro计算,研究了真空浇注条件下,C、Si、Mn、Cr、Ni和Mo等6种合金元素对核电用钢SA508III铸造性能的影响。利用正交试验原理设计了6因素3水平共150组试验,通过方差分析和线性回归等手段,确定了与铸造性能相关的两个目标函数的回归方程。计算结果表明,正交试验设计可以用于SA508III钢的合金成分优化;降低合金中C和Si的含量,有利于改善SA508III合金的铸造性能,减小合金在凝固过程中产生热裂和缩孔、缩松的倾向。