焊后热处理条件对不锈钢堆焊层氢致剥离的影响

采用自行设计的电解充氢试验方法研究了焊后热处理条件对不锈钢堆焊层熔合区合金元素分布的影响，比较了不同焊后热处理条件对不锈钢堆焊层氢致剥离的影响。试验结果显示：铁、镍、钼元素分布变化不大。熔合线堆焊层侧增碳层宽度增加，氢致剥离的倾向也增大。

用于堆焊层氢致剥离研究的一种有效方法

本文对电解充氢法用于不锈钢堆焊层氢致剥离研究的试验依据、原理和试验装置作了详尽的叙述，从试验和理论计算两方面与传统方法进行了比较．结果证实，电解充氢可以迅速地在熔合线附近建立与高压釜充氢数值相近的氢浓度峰值，可以有效地获得与高压釜充氢相同的氢致剥离裂纹，而且更为方便、经济．

不锈钢堆焊层剥离断裂的金属学本质

通过电解充氢试验研究了不锈钢堆焊层剥离断裂的影响因素，并着重分析了这一断裂问题的金属学本质。结果显示，经过焊后热处理，堆焊过渡区碳、铬元素均有迁移。在氢致剥离裂纹产生的区域，碳和合金元素分布有突变。研究也表明，碳化物沉淀、相变产物的存在及其与空位、位错等微观缺陷、应力、进入金属内部的氧的交互作用，是剥离断裂产生和发展的主要原因。

不锈钢堆焊过渡区显微组织对氢致剥离的影响

通过一系列电解充氢试验比较了不同焊后热处理条件对不锈钢堆焊层氢致剥离的影响。结果显示,提高焊后热处理参数,熔合线堆焊层侧增碳层宽度增加,氢致剥离的倾向也增大。利用金相显微镜和微区分析的手段,研究了不锈钢堆焊层过渡区显微组织及其对堆焊层氢致剥离的影响。研究表明,经过焊后热处理,堆焊过渡区中碳、铬元素均有迁移。在氯致剥离裂纹产生的区域,碳和合金元素分布发生突变。

加氢反应器壁材料的氢损伤特性

研究了在模拟加氢反应器工况条件下 ,国产加氢反应器壁材料 [2 (1/ 4 )Cr - 1Mo及其上的 30 9L和 347L不锈钢堆焊层 ]的氢损伤特性 .结果表明 :热渗氢后 ,明显降低了它们的断裂应力 (σf)和塑性 .对于 30 9L和 347L堆焊层 ,未经热渗氢的原始试样 ,无论是光滑试样还是缺口试样 (除缺口位置在 30 9L区域试样外 )均断裂在 347L区域内 .而经热渗氢后 ,无论是起裂于 2 (1/ 4 )Cr - 1Mo和 30 9L的熔合线 ,还是 30 9L和 347L的熔合线处 ,最后都断在30 9L区域内 (除缺口位置在 347L区域试样外 ) .这是因为热渗氢使 30 9L和 347L的σf 分别从原始状态的 885MPa降至 4 78MPa和从原始状态的 799.9MPa降至 5 6 4MPa ;在对短裂纹的低周疲劳特性研究中 ,用da/dN =C(ΔJ) n计算了裂纹扩展速度 (da/dN)和门槛值 (ΔJth) .经热渗氢后 ,ΔJth有明显的下降 ,da/dN～ΔJ曲线也向左移 ,提高了da/dN .SEM断口分析结果与上述结论一致 .裂纹扩展以穿晶为主 ,热渗氢后有二次裂纹存在 .说明热渗氢降低了其力学性能 。

试样条件对不锈钢堆焊层剥离的影响

通过一系列电解充氢试验研究了堆焊层剥离的影响因素，并采用有限元分析方法计算了堆焊结构中氢浓度的分布．比较了不同试作条件对试验结果的影响．结果显示，一定的母材厚度和焊后热处理条件，使熔合线附近氢浓度峰值提高，从而使氢剥离倾向增大．文中对试块近溶合线区的显微组织进行了研究．结果表明，提高焊后热处理参数，熔合线堆焊层侧增碳层宽度增加，氢致剥离的倾向增大．

不锈钢堆焊试件熔合区充氢前后的断裂韧性研究

研究了氢对不锈钢堆焊层熔合区的断裂韧性的影响作用。发现不锈钢堆焊层熔合区的断裂韧性随着充氢时间的增加而下降。结果表明，氢是引起加氢反应器不锈钢堆焊层剥离的主要因素。

氢对不锈钢堆焊层的力学性能和断裂形貌的影响

研究了在模拟加氢反应器工况条件下,国产加氢反应器壁材料2(1/4)Cr1Mo内壁上的309L和347L不锈钢堆焊层的力学性能和断裂形貌.结果表明:热渗氢后,明显降低了其断裂应力(σf)和塑性.对于309L和347L堆焊层,未经热渗氢的光滑试样与缺口试样(除缺口位置在309L区域试样外)均断裂在347L区域内.而经渗氢后,无论是起裂于2(1/4)Cr1Mo和309L的熔合线,还是309L和347L的熔合线处,最后都断在309L区域内(除缺口位置在347L区域试样外).在对短裂纹的低周疲劳特性研究中,计算了裂纹扩展速率(da/dN)和门槛值(ΔJth).经热渗氢后,ΔJth有明显下降,da/dNΔJ曲线也向左移,提高了da/dN.SEM断口分析结果与上述结论一致,裂纹扩展以穿晶为主,热渗氢后有二次裂纹存在,说明热渗氢降低了其力学性能,增加了加氢反应器壁材料的断裂敏感性.

不锈钢堆焊层氢致剥离断裂的途径

本文通过一系列电解充氢试验研究了不锈钢堆焊层的氢致剥离断裂。利用光学显微镜、电子显微镜和微区分析的手段，对试块氨剥离的断裂途径进行了深入的研究。研究表明，氢致剥离裂纹在脆性相解理开裂或脆性相与基体晶粒界面处形核，并沿晶界生长和传播。

堆焊结构的氢浓度分布及其对剥离断裂的影响

采用有限元分析方法计算堆焊结构中氢浓度的分布，并将电解充氢试验条件下试块中氢扩散行为的计算结果和高压釜试验条件的计算结果进行对比分析．计算结果表明，采用电解充氢方法，可以在熔合线附近获得与高压釜充氢数值相近的氢浓度峰值，而到达这一峰值的时间较短．通过解析模型比较了不同试样条件和电解充氢条件对试验结果的影响．结果显示，增大充氢电流密度，延长充氢时间，减薄母材厚度，均使氢浓度峰值升高，从而使堆焊层剥离倾向增大．

不锈钢堆焊层抗剥离性能的定量评价

提出了定量评价堆焊层抗剥离性能的指标“开裂氢浓度Ｃ＿（ｄｃ）”。研究结果表明，在不同试验条件下，对同一批堆焊试块的剥离性能进行评价，所得到的Ｃ＿（ｄｃ）值基本上为一常量。因此，可将Ｃ＿（ｄｃ）作为定量评价的参量。这种评价方法还能将堆焊试块的试验结果与在役反应器堆焊层的剥离问题联系起来。

奥氏体不锈钢堆焊部位的氢致剥离裂纹的研究

本文采用高压釜充氢试验方法(充氢条件为;高压氢,450℃,48 h)研究了各种氢暴露条件和冷却循环对奥氏体不锈钢堆焊部位的氢致剥离敏感性的影响。所用试样是在2 1/4Cr-1Mc厚锻造板上用三种带极和焊接工艺堆焊而成。结果表明,(1)剥离是试样暴露在高温高压氢气中之后,冷却至室温放置过程中而产生的延迟裂纹;(2)剥离是沿着靠近境界层的粗大晶界或碳化物层的晶间断裂;(3)增加充氢氢分压,或增加充氢后的冷却速度,剥离敏感性增加;(4)本工作为奥氏体不锈钢堆焊部位氢致剥离裂纹的研究提供了有效的手段,同时为我国热壁加氢反应器堆焊材料和工艺的选择及其制定安全操作规程提供了指导原则。