核电厂定位销局部干法水下TIG焊接工艺

以核电厂定位销水下焊接为研究对象,研制双层气体保护的局部干法水下TIG旋转焊枪,运动轨迹通过直流电机带动钨极绕固定直径转动实现.对核级材料Z2CN19-10控氮奥氏体不锈钢进行焊接,研究局部干法水下TIG焊接焊缝成形,优化工艺参数,结合热循环曲线及电弧形态,分析焊接接头显微组织及力学性能.结果表明,当焊枪的内层和外层保护气均通氩气时,焊缝成形良好,电弧形态稳定;增大焊接电流或减小焊接速度均使焊缝熔深增大,熔宽增大;对比水下焊接接头和陆上焊接接头发现,水的快速冷却作用会促使熔合线附近的铁素体的形态由树枝状转变为板条状,奥氏体含量减少,焊缝中心晶粒细化;水下焊接接头的显微硬度和力学性能略高于陆上焊接接头.

华龙一号主管道电渣锭成分偏析控制

华龙一号核电主管道采用X2CrNiMo 18.12(控氮)超低碳奥氏体不锈钢制造,该钢种碳含量低,铬、镍含量高且范围窄,尤其是N含量控制难度大,对质量要求苛刻;同时主管道锭型达到百吨级,易产生成分偏析,通过对大型主管道电渣锭成分偏析的分析与研究,阐述了大型单相电渣锭成分均匀性的控制方法,并取得了良好的效果。

X2CrNiMo18.12(控氮)奥氏体不锈钢的组织演变

根据华龙一号主管道用X2CrNiMo18.12(控氮)奥氏体不锈钢的化学成分、力学性能及制造工艺,研究了X2CrNiMo18.12(控氮)奥氏体不锈钢电极坯冶炼、电渣重熔、锻造、固溶热处理过程的组织演变,分析了影响力学性能的主要因素,提出了利用N元素固溶强化和位错强化来提高材料强度的措施,为X2CrNiMo18.12(控氮)奥氏体不锈钢热加工工艺方案的制定、性能控制和服役性能评价提供参考。

X2CrNiMo18.12(控氮)奥氏体不锈钢的组织变化和力学性能研究

研究了华龙一号主管道用X2CrNiMo18.12(控氮)奥氏体不锈钢在电极坯冶炼、电渣重熔、锻造、固溶热处理过程的力学性能和组织变化规律,分析了力学性能变化与组织的关系。提出了采用铁素体含量控制、C和N含量控制、位错密度控制提高华龙一号主管道强度的方法,为华龙一号主管道制造工艺方案制定、力学性能控制和服役性能评价提供参考。

316LN高氮超低碳奥氏体不锈钢的热变形行为和组织演变

试验的316LN钢(/%:0.011C,0.49Si,1.52Mn,0.016P,0.001S,16.65Cr,13.43Ni,2.18Mo,0.153N)为7.2 t铸锭初轧开坯并锻造成的φ180 mm圆钢。利用Gleeble-3800热模拟试验机研究了316LN钢在应变速率0.1~50 s^(-1)、1 050~1 200℃时的热变形行为和组织演变规律,并通过线性回归分析建立了316LN钢的本构方程。结果表明,变形温度升高有利于动态再结晶的形核,并在热变形过程中促进动态再结晶扩展;热变形过程材料常数α为0.0061,应力指数n为5.543 6,表观激活能550.512 kJ/mol,动态再结晶晶粒数量随着变形温度的增加而增多,到1 200℃变形时发生了完全的动态再结晶。

316L超低碳奥氏体不锈钢吹氮合金化的动力学研究和应用

根据双膜理论,建立了不锈钢精炼中向钢水吹氮气合金化过程的动力学模型。通过硅钼棒炉研究了恒压(101 kPa),恒温(1 833 K)和恒流量(0.3 L/min)时316L不锈钢(/%:0.031C,0.57Si,1.00Mn,0.021P,0.004S,16.13Cr,10.12N,2.12Mo,0.028N)吹氮时间(0~70 min),氮分压(N_2:Ar=2:1,1:2和1:1)和温度(1 773~1 833K)对该钢氮合金化的影响。结果表明,钢中氮含量随着吹氮时间、氮分压的增加而增加,随吹氮流量增加钢液氮含量达到饱和的时间缩短,氮的溶解度随着钢液温度的降低而升高,合适的钢水温度为~1 500℃。120 t VOD 316L不锈钢工业生产试验表明,在氮气流量42×3 m^3/h时,VOD真空阶段吹氮合金化,钢中的氮含量可达0.04%。

高氮奥氏体不锈钢平衡态下焊缝含氮规律研究

氮损失是高氮钢焊接中面临的主要问题,文中在平衡试验条件下研究了保护气体组成、焊丝成分及冷却速度等因素对熔池中氮含量变化的影响规律。经系统研究可知,增加焊丝中的氮含量利于提高熔池总的氮含量,焊丝中的氮含量由0.15%增加到0.60%的过程中,熔池氮含量变化趋势较明显,而当焊丝氮含量超过0.60%后,其对熔池氮含量的影响不再明显;增加保护气体中氮气比例可使钢中氮含量持续增加,同时当体系总压强由0.1 MPa增至0.15 MPa时,熔池中氮含量相应地由0.48%提高到0.61%,增幅达27%;提高焊件的焊后冷却速度可便焊缝中的氮含量增加。平衡试验条件下,水冷、油冷和空冷条件下钢中的氮含量高于炉冷条件下的氮含量,实际焊接中可通过提高焊后凝固速度达到熔池固氮的目的。平衡试验条件下的研究结论为高氮钢焊接过程提供了有力的理论指导。

关于航空航天用321与304N钢的对比分析

对321与304N两个钢种的特性、生产工艺及性能等方面进行了研究。结果表明:304N不锈钢加N元素后,强度提高,但塑性并不降低,耐晶间腐蚀性能与321相当;304N冶炼工艺相对简单,综合性能好,可替代321,应用于具有较高强度要求,又具有良好耐腐蚀性要求的设备及零部件上。目前,304N已经在飞机和宇航器中的零部件上使用。

CPR1000机组核岛超低碳奥氏体不锈钢薄壁管现场焊接工艺探索

超低碳奥氏体不锈钢具有良好的耐腐性、塑性及可焊性,通过对材料焊接特性分析,并综合核岛现场环境条件,提出薄壁超低碳奥氏体不锈钢管对接现场焊接工艺实施原则及质量控制重点,为同类电站核岛安装提供经验反馈及指导。

华龙一号核电波动管电渣锭冶炼技术研究

采用VOD法能精确控制华龙一号(HPR1000)核电波动管用材料(X2CrNiMo 18-12(CN))中的氮含量,在敞口电渣炉中生产控氮奥氏体不锈钢电渣锭,氮的波动量可以实现控制。采用电渣生产的钢锭,其锻造性能优越,锻造质量良好。

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。

18Mn18Cr高氮钢析出相特征及形成机制

通过金相显微镜、扫描电镜、电子探针显微分析、透射电镜及热力学计算软件研究C和N含量对铸态及时效态18Mn18Cr高氮钢析出相特征及形成机制的影响.研究发现在铸态,随C/N质量比降低,析出相依次为Cr23C6相、σ相和Cr2N相.增加C或N含量可分别促进Cr23C6相和Cr2N相析出.C和N含量影响实验钢凝固模式及不稳定铁素体相共析分解产物.18Mn18Cr0.44N钢凝固模式为AF模式,不稳定铁素体相共析分解反应为δ→σ+γ2(0.025%C)和δ→γ2+Cr23(CxNy)6(x/y>1)(0.16%C);18Mn18Cr0.72N钢凝固模式为A模式,晶界处存在少量颗粒状Cr2N相.在固溶时效态,实验钢仅析出片层状的Cr2N0.39C0.61相.随C+N含量增加,片层状析出相体积分数和片层间隙增加,析出孕育时间减少.

C含量对高氮奥氏体不锈钢18Mn18CrN析出行为的影响

研究碳（C）含量为0.05%~0.77%时对18Mn18CrN高氮奥氏体不锈钢750~850℃时效析出行为的影响。结果表明,C含量未改变实验钢中析出方式和析出相类别,Cr2N析出相首先沿晶界以颗粒形貌析出,而后以片层状向晶内生长。随着时效时间的增加,片层状析出相体积分数及片层间隙增加,元素的扩散是控制其长大的主要因素。增加C含量可降低Cr2N相析出孕育时间,增加Cr2N相体积分数,降低Cr2N相扩散激活能,其中QD（A1）=157.63kJ·mol-1;QD（A3）=32.92kJ·mol-1。随C、N含量增加,实验钢中Cr2N相体积分数呈线性趋势增加,但其增加程度更敏感于N含量的变化。

节镍型高氮奥氏体不锈钢应变硬化行为

为研究冷变形及碳含量对节镍型高氮奥氏体不锈钢应变硬化的影响规律,选取2种碳含量和6种变形量的节镍型高氮奥氏体不锈钢进行拉伸实验,根据实验结果绘制工程应力-工程应变曲线,结合实验结果及微观组织分析,得出结论:高氮奥氏体不锈钢在冷轧过程中,随着变形量增加,屈服强度及抗拉强度均呈现大幅度上升,但伸长率逐渐降低。随着奥氏体晶粒拉长,微观组织中孪晶密度随着变形量的加大而增加,变形孪晶破坏,孪晶在滑移分割作用下呈现条带状。对比不同变形量的冷轧材料拉伸结果,屈强比随冷变形量的增加而增加。在小变形量(10%~20%)时,加工硬化值随着碳含量的增加而减小;当变形量较大时,随着应变量的增加,含碳量高的实验钢表现出更强的加工硬化。