18MND5/309L焊接过程中组织演变以及界面剥离机理研究

采用光镜、扫描电镜以及显微硬度仪,研究了18MND5/309L异种合金焊接过程中熔合线附近组织、显微硬度以及界面结合强度的变化。结果表明,单层309L堆焊时,母材粗晶组织外延生长,在距离熔合线20~100μm范围内形成连续的二型晶界,并且在晶界上有较多孔洞存在;多层堆焊过程中,后层焊道的热循环显著细化了母材热影响区的粗晶组织,促进贫碳区的形成。此外,多层堆焊使得界面处的焊接热应力增加,诱发二型晶界处裂纹萌生并快速扩展。

不同类型接管安全端焊接接头常温断裂韧性对比研究

对带镍基合金隔离层和无隔离层两种不同类型接管安全端焊接接头的常温断裂韧性进行对比研究,研究结果表明:接头焊缝区的J-R阻力曲线和断裂韧性高于SA508区域,低于316L区域。界面裂纹的J-R阻力曲线和断裂韧性最低,界面区域的延性裂纹起裂和扩展阻力最小。带隔离层接头中熔合区、热影响区和焊缝中心区的J-R阻力曲线和断裂韧性J 1c略高于无隔离层接头的对应区域。无隔离层接管安全端接头的J-R阻力曲线和断裂韧性可以达到带隔离层接头的水平。

三代核岛主设备焊接技术与焊接材料

介绍了三代核岛主设备的结构特征,详述了产品所用的焊接工艺技术、焊接填充材料类型和特殊要求,并对焊材的储存和使用等要求进行了讨论,为三代核电设备的成功制造打下了坚实的基础。

1000MW核电蒸汽发生器管子管板焊接

管子管板焊接是核电站一回路主设备蒸汽发生器制造过程中的关键工序,管子管板焊接质量直接影响着蒸汽发生器的使用寿命和制造进度。分别对二代改进型压水堆和三代压水堆1000MW蒸汽发生器管子管板焊接工艺进行介绍,比较了RCC-M规范和ASME规范对管子管板焊接要求的异同,针对焊接过程中出现的问题,分析了缺陷产生的根本原因,对焊接参数重新进行优化,同时加强了焊接过程控制,得到了质量稳定、焊缝形状和尺寸均满足设计要求的焊接接头。

不同类型接管安全端焊接接头微观组织对比研究

采用扫描电子显微镜、能谱分析仪和显微硬度仪,对比研究了两种类型接管安全端焊接接头的微观组织。结果表明:在带镍基合金隔离层接管安全端焊接接头中,在距离低合金钢和焊缝金属熔合线约1.8 mm和约3.5 mm处的镍基焊缝金属中出现硬度峰值,在距离焊缝金属和不锈钢熔合线约1.7 mm处的不锈钢中出现硬度峰值;在无镍基合金隔离层接管安全端焊接接头中,在距离焊缝金属和不锈钢熔合线约5.0 mm处的镍基合金焊缝中,以及约1.6 mm和约3.4 mm处的不锈钢中,出现硬度峰值。

接管安全端焊接接头高温断裂韧性对比研究

对核电站核岛主设备的带镍基合金隔离层和不带隔离层SA508与316L接管安全端焊接接头的高温(330℃)断裂韧性进行对比研究,结果表明:焊缝区的高温J-R阻力曲线和断裂韧性介于SA508区域和316L区域之间。界面裂纹的高温J-R阻力曲线和断裂韧性最低,界面区域的延性裂纹起裂和扩展阻力最小。带镍基合金隔离层接头中熔合区、热影响区和焊缝中心区的高温J-R阻力曲线和断裂韧性略高于不带隔离层接头的对应区域。不带隔离层接头的高温J-R阻力曲线和断裂韧性可以达到带镍基合金隔离层接头的水平。

不锈钢带极埋弧堆焊防剥离工艺优化研究

对不锈钢带极埋弧堆焊层进行热模拟试验,研究高温停留时间对堆焊层过渡区硬化层厚度的影响,用剪切试验检测不同硬化层厚度条件下的界面结合强度,用焊接数值模拟分析堆焊层数对界面残余应力的影响。研究结果表明:随着高温停留时间增加,堆焊层过渡区硬化层厚度增大,堆焊层与母材的结合强度降低。随着堆焊层数的增加,界面残余应力增大,堆焊层数达到6层残余应力为380 MPa。较小的热输入、较低的预热温度和层间温度、较少的堆焊层数,可以减小不锈钢带极埋弧堆焊过渡区硬化层厚度,提高堆焊层与母材结合强度,降低堆焊层界面残余应力,防止堆焊层剥离。

核电蒸汽发生器管子管板焊缝根部不连续缺陷分析

管子管板焊接是制造核岛主设备蒸汽发生器关键工序,管子管板焊缝根部不连续是管子管板焊接质量考核的重要指标。介绍了蒸汽发生器管子管板焊缝的结构,比较了RCC-M标准与ASME规范对管子管板焊缝根部不连续考核要求的不同,对管子管板焊缝进行了金相检测,分析焊缝根部不连续产生的原因,评估了焊缝根部不连续对管子管板焊缝质量的影响。

大气环境中SA-508钢锻件表面氧化的试验研究

尝试模拟核电压力容器筒体外表面在电厂运行期间所形成氧化膜的粗糙度、表面形貌、物相成分、层次结构、氧化增重速率等特征参数,对压力容器筒体用材进行模拟运行环境工况的高温氧化试验,对比不同初始状态的试样表面形成的氧化膜的差异,以获得贴近实际情况的氧化产物。研究数据表明,压力容器材料属于完全抗氧化类,且高温试验前未锈蚀氧化与高温试验前锈蚀氧化的数据存在一定的差异,该研究为熔融物堆内滞留方案提供有效数据。

核电行业不锈钢铜-硫酸铜-硫酸晶间腐蚀试验国内外标准对比分析

针对核电行业国内外标准对不锈钢铜-硫酸铜-硫酸晶间腐蚀试验规定的方法,从敏化条件、腐蚀剂的选择、对比试样的必要性、试样弯曲角度和直径以及声响试验的必要性等方面进行了对比和分析。结果表明:NB/T 20004-2014与RCC-M标准在试验方法上不存在技术性差异,其他标准存在微小差异;对比试样在实际试验中是必要的,不用其作为参照可能造成误判,影响试验的准确性;声响试验不能作为单独的方法来验证晶间腐蚀试验结果,因其存在很大的不可靠性,仅能用作辅助判断。

超声检测中缺陷显示长度的修正

NB/T 47013.3-2015超声检测标准中,对Ⅱ型焊接接头给出了缺陷实际指示长度的修正公式,但在实际超声检测中,由于声场、工件几何形状的影响,缺陷的实际指示长度与测量值之间存在偏差,精确评定时需要修正。针对超声检测中曲率表面工件的外圆柱面、内圆柱面沿周向测出的缺陷指示长度的修正问题,进行了讨论。得出结论:如本着从严的原则,对外圆柱面检测可以不进行修正的话,那么对内圆柱面检测结果则应进行修正,才能使产品符合标准的要求。

国产核电安全端异种金属焊接件的微观结构及局部性能研究

利用OM、SEM、显微硬度仪、微小试样拉伸实验及慢应变速率拉伸实验对国产带热丝隔离层核电安全端焊接件不同部位的微观结构及局部的力学性能和应力腐蚀敏感性进行了研究。发现,在SA508/52Mb界面处的52Mb中具有大量的对应力腐蚀敏感的I型晶界及II型晶界,导致此界面具有最高的应力腐蚀敏感性;SA508热影响区存在明显的组织过渡;316LN热影响区中随着距熔合线距离的增加,重位点阵(CSL)晶界的数量分数逐渐增大,Σ3晶界与理想的Σ3晶界的偏差角减小,残余应变逐渐减小,残余应变的最高值出现在对接焊底焊位置处的316LN热影响区中,导致316LN的热影响区也具有较高的应力腐蚀敏感性。焊接件不同部位的力学性能存在较大的差异。对于硬度分布而言,显微硬度变化最剧烈的位置在SA508/52Mb界面附近,且此界面附近的52Mb具有最高的硬度,此界面附近的SA508脱C区具有最低的硬度。强度的变化趋势与硬度的变化趋势类似。一般强度高的地方断裂应变低。焊接件不同位置的性能差异主要取决于不同部位的微观结构(包含组织、成分等)差异。

核岛主设备不锈钢带极埋弧堆焊剥离机理分析

对核岛主设备不锈钢带极埋弧堆焊层剥离机理进行研究,结果表明:低合金钢母材上的不锈钢带极埋弧堆焊层过渡区出现平均厚度为25μm的硬化层,硬化层为高硬度、低塑性的板条马氏体组织;过渡区存在Ⅱ型边界,硬化层上存在气孔,Ⅱ型边界和气孔是堆焊层发生剥离的内因;随着堆焊层数的增加,接头界面残余应力增大,堆焊层数达到6层时,残余应力为380 MPa,过渡区的Ⅱ型边界在较大的残余应力作用下作为裂纹源扩展导致不锈钢堆焊层剥离。堆焊层界面较大的残余应力是剥离发生的外因。

三代核电接管安全端异种金属焊接接头的显微表征

利用OM,TEM,SEM,显微硬度仪,AFM,磁力显微镜(MFM)和扫描Kelvin探针(SKPFM)等微观分析手段,分析了先进压水堆核电站反应堆压力容器安全端异种金属焊接接头低合金钢A508/镍基焊料52M/奥氏体不锈钢316L的金相组织、显微硬度、主要合金元素、晶界类型以及残余应变的分布,并对比了整个焊接接头不同厚度上的组织和性能.结果表明,焊缝厚度方向上组织和硬度没有显著差别,底焊位置出现一层未熔焊料形成的细小等轴晶,在316L母材热影响区(HAZ)内残余应变较焊接件其它位置高,熔合线附近具有复杂的微观结构、显微硬度、晶界类型、元素成分和残余应变分布.TEM和MFM分析表明,母材316L基体内有富Cr,Mo元素的颗粒状析出相,SKPFM的结果显示该析出相Volta电势较基体更负,因而更不耐腐蚀.

高温气冷堆大接管装焊工艺仿真及其应用

针对高温气冷堆压力容器的马鞍形接管焊接,采用有限元法模拟坡口形式及焊接道数对残余应力、应变的影响,结果表明,马鞍形焊缝采用双U型坡口12道焊,焊后焊缝具有最小的残余应力及应变。采用优化后的焊接工艺进行模拟件焊接,结果表明利用有限元法优化后的工艺可有效保证筒体的圆柱度≤8 mm。

焊后热处理对309L不锈钢焊缝金属性能的影响

研究焊后热处理(PWHT)对309L焊缝金属的力学性能及显微组织的影响。结果表明,焊后热处理的保温时间对309L焊缝金属的力学性能影响很大,特别是韧性和延性;随着焊后热处理的保温时间的增加,其显微组织中的σ相含量逐渐增加,铁素体的含量逐渐减少;本试验条件下,焊后热处理保温时间在24 h之内时,对309L熔敷金属的断后伸长率没有明显的影响。

电解抛光技术在现场金相检测中的应用探索

现场金相中机械抛光耗时长,工作强度大且制样效果不理想的情况。电解抛光腐蚀是一种相对于机械抛光和化学腐蚀的更加便捷和高效的方式,而且特别适合于不易于机械抛光的强度低、塑性大的单相合金。作者根据现场情况以及电解抛光的特性,选取不锈钢06Cr19Ni10、高温镍基合金00Cr30Ni60Fe10、不锈钢焊缝EQ308L、镍基合金焊缝EQNiCrFe-7A,并进行现场金相电解抛光和腐蚀的测试。经过总结:1.电解抛光具有操作简单、耗时少、可极大地提高现场金相制样的效率;2.电解抛光不适用于化学成分不均匀、显微偏析严重的金属及观察非金属夹杂物检验3.由于现场金相工作条件差、危险性大,对于电解抛光试剂的选择存在很大局限性;4.电解抛光在现场金相中的运用存在很多的问题,有待不断改进、完善和发展,以满足日益发展的需要。

一种自制的简易现场金相检验电解抛光腐蚀装置

针对现场金相检验中机械抛光耗时长、工作强度大且制样效果不理想的情况,设计了一种简易的现场金相检验电解抛光腐蚀装置,并选取了一般工程上常用的20Mn Ni Mo低合金钢、06Cr19Ni10不锈钢、00Cr30Ni60Fe10镍基高温合金进行试验。结果表明:该装置具有操作简单、耗时少、效率高等优点,且电解抛光和电解腐蚀的效果均较好,可清晰显示出现场工件的显微组织。

时效温度和合金成分对Ni-Cr-Fe合金恒温时效过程中有序化转变的影响

研究了Ni-Cr-Fe合金分别在360℃、400℃和500℃下时效过程中长程有序化转变的行为。结果表明:增加时效温度会缩短有序化转变孕育期,并增加有序化转变速率;Ni和Cr的原子数比为2∶1时会促进Ni-Cr合金的有序化转变;在Ni-Cr-Fe合金中,相对于Ni-Cr合金,Fe原子数分数为1%时会降低有序化转变速率,并显著延长有序化转变孕育期,Fe原子数分数为3%时会进一步延长有序化转变孕育期。

磁轭法对近表面缺陷的检出能力

磁粉检测法可以检测表面和近表面的缺陷,但每种检测方法对近表面缺陷的检测深度是不一样的。美国ASME(美国机械工程师学会)规范明确规定,磁轭只能检测表面开口的缺陷。由此可见,这种方法对于近表面缺陷的检出能力是相当有限的。通过试验研究,证实了这种观点的正确性。