试样重组技术在CRDM管座材料性能评估中的应用

由于试验材料有限,采用试样重组技术将前期破断冲击试样重组成新的试样,对某电站CRDM管座晶粒度和夹杂物尺寸超标的母材进行性能复验。采用无损检测、金相、硬度和冲击试验对焊接工艺进行验证后,将合格的焊接工艺应用于最终试样的重组中。最终重组试样的冲击功远高于RCC-M 2007规范中的指标要求,本批次材料晶粒度和夹杂物尺寸超标对母材的冲击性能没有造成明显的劣化。     

国产材料CRDM的Ω焊缝PT缺陷显示的分析

针对使用国产材料制造的CRDM"Ω环"焊接后及下部待焊接坡口存在PT超标显示的问题,运用金相、夹杂、扫描分析、应力腐蚀恒变形特性研究、高温高压慢应变速率试验以及应力腐蚀裂纹扩展性能试验方法加以分析,有效地降低国产材料制造CRDM"Ω环"及焊接坡口出现PT显示的风险,为原材料制作提供可靠的经验反馈。     

反应堆压力容器J形坡口焊接接头区控制棒驱动机构管座裂纹的应力强度因子

利用热弹塑性有限元法计算研究核反应压力容器控制棒驱动机构(Control rod drive mechanism,CRDM)管座中心J形坡口接头中焊接残余应力的分布规律,并将焊接残余应力场导入到含裂纹的三维CRDM管座接头模型中,直接计算得到焊接残余应力与工作内压和温度载荷偶合作用下的裂纹前沿等效应力强度因子Keq的分布规律。计算结果表明:焊后CRDM管座接头区中的环向残余应力远高于轴向残余应力;受焊接残余应力分布的影响,裂纹前沿Keq的最大值并非出现在裂纹前沿最深处,而是出现在裂纹下半部分靠近焊缝处;裂纹深度比a/δ的增加所引起的Keq的增加远大于裂纹长度2c的增加所引起的Keq增加。接头区的裂纹在其前沿实际Keq分布的控制下将以自然形态扩展,而并非以目前标准规范中假设的半椭圆形态扩展。为进行准确的裂纹扩展分析和安全评价,需要基于详细的有限元计算,给出考虑焊接残余应力影响下的裂纹前沿Keq的分布。     

机车车轮轮箍的断裂评估

对轮箍断口的宏、微观金相、电镜和能谱分析表明，轮箍的断裂是由于材质内部存在夹杂等的微观缺陷（类裂纹），在交变应力作用下，裂纹连串成宏观裂纹，经亚临界扩展而导致最终的脆性断裂。     

16MnR钢在硝酸盐环境下应力腐蚀性能试验研究

用楔形张开加载(WOL)预裂纹试样研究了16MnR钢在硝酸盐环境中的抗应力腐蚀性能。测定了16MnR钢母材及焊接接头在硝酸盐环境下的临界应力强度因子KISCC和应力腐蚀裂纹扩展速率；同时研究了缓蚀剂、材质、溶液温度对16MnR钢应力腐蚀开裂的影响，结果表明，缓蚀剂谈明显的降低应力腐蚀敏感性，增加裂纹的孕育时间；焊接接头与母材相比，由于没有元素Ni的不良作用，具有较高的应力腐蚀抗力；16MnR钢的硝酸盐应力腐蚀敏感性随温度升高而降低。     

45钢滚杠轴断裂失效分析

通过对轴的断口进行宏观检查、微观形貌分析,对轴的化学成分、金相组织、力学性能进行对比分析。结果表明,轴发生旋转弯曲疲劳断裂的主要原因为材质中颗粒夹杂物的存在降低了零件的机械疲劳极限强度。轴的倒角处承受较大的高频交变应力,容易在表面颗粒夹杂和加工缺陷处形成微裂纹,同时表面夹杂颗粒容易引发环境应力腐蚀,形成裂纹源,夹杂颗粒的存在也将加速疲劳裂纹的扩展。材料的热处理工艺欠佳,使得轴在交变载荷的作用下,力学性能不能满足设计要求。     

SPV50Q钢在湿H2S环境下抗应力腐蚀性能试验研究

用楔形张开加载(WOL)预裂纹试样研究了SPV50Q钢在湿H2S环境中的抗应力腐蚀性能。测定了SPV50Q钢母材及热影响区在湿H2S环境下的临界应力强度因子KISCC和应力腐蚀裂纹扩展速率;同时研究了H2S浓度、材质、热处理对SPV50Q钢应力腐蚀开裂的影响。     

TC21钛合金电子束焊接接头超高周疲劳行为研究

采用超声疲劳试验方法(20 k Hz),研究TC21钛合金电子束焊接接头的超高周疲劳性能与断裂机理。结果表明,TC21钛合金电子束焊接接头的疲劳性能要远低于母材的疲劳性能。在短寿命阶段,电子束焊接接头和母材的疲劳裂纹均在表面萌生;当寿命增大时,两者疲劳裂纹的萌生位置均由表面转向内部,母材的疲劳裂纹主要萌生于内部显微组织,而电子束焊接接头疲劳裂纹主要萌生于内部焊接气孔缺陷。当寿命较长时,疲劳源区会出现"鱼眼"形貌特征,源区附近有白色颗粒状细晶区,即细晶区(Fine granular area,FGA),其应力强度因子在2.90~3.33 MPa·m1/2,与疲劳寿命没有直接关系,可以认为是疲劳裂纹扩展门槛值。此外,基于AKINIWA小裂纹扩展理论,定量分析气孔尺寸与TC21焊接接头疲劳极限、疲劳应力的关系。     

WEL-TEN610CF钢应力腐蚀行为及防腐研究

通过对WEL-TEN610CF钢母材和焊缝材料在不同H2S浓度环境中的应力腐蚀敏感性试验和分析，提出了只有H2S含量小于20ppm才能不发生应力腐蚀开裂的论点。浓度升高敏感性增加，小于50ppm母材不敏感。未经热处理的焊缝及热影响区裂纹扩展平台速率4倍于热处理的，并对防止应力腐蚀开裂及高强钢订货提供了意见。     

X80管线钢焊接接头的硫化氢应力腐蚀试验研究

采用X80管线钢焊接接头制作楔形张开加载（WOL）试样，在硫化氢介质中进行恒位移应力腐蚀试验，分别测得母材、焊缝和热影响区的临界应力强度因子KISCC和裂纹扩展速率da／dt。试验结果表明，热影响区的‰最小，裂纹扩展速率最大，具有较差的抗应力腐蚀开裂的能力，是应力腐蚀开裂的薄弱环节。且通过对X80管线钢焊接接头的显微组织观察和基本力学性能研究，对影响X80钢应力腐蚀影响因素提供了试验依据，并对试验结果予以验证。     

SPV490Q钢焊接接头在不同浓度硫化氢溶液中的应力腐蚀开裂行为

对SPV490Q钢焊接接头的楔形张开加载(WOL)预裂纹试样在不同浓度硫化氢溶液中进行了应力腐蚀试验,测定了焊缝的应力腐蚀临界应力强度因子KISCC和应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt。结果表明:随着H2S浓度的升高,SPV490Q钢焊缝的应力腐蚀临界应力强度因子KISCC下降,应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt增大,焊接接头的应力腐蚀抗力降低。     

新型热轧纳米析出强化超高强汽车板的疲劳性能研究

利用MTS-810疲劳试验系统进行高周疲劳试验,研究新型热轧Nb-Ti微合金化抗拉强度700 MPa级车厢板和780 MPa级大梁的疲劳性能,探讨晶粒尺寸、第二相(析出物、夹杂物)等对疲劳性能的影响机理。结果表明,在载荷比R= –1和循环基数为107条件下,700 MPa级车厢板和780 MPa级大梁钢的条件疲劳强度分别为438 MPa和443 MPa,疲劳强度比分别为0.61和0.57,明显高于一般钢材;试验钢的疲劳裂纹源包含驻留滑移带(Persistent slip bands, PSB)和大尺寸析出物或夹杂物;析出物尺寸越细小,发生裂纹失稳扩展所需要的临界断裂应力越高,不易形成疲劳裂纹源;第二相尺寸相当的前提下,带尖角的方形第二相较圆形或椭圆形第二相更易在交变载荷过程中发生应力集中,形成疲劳裂纹源;晶粒的超细化、析出物的纳米化、颗粒状或短棒状碳化物、低夹杂物水平是新型超高强汽车板具有优良抗疲劳性能的主要原因。     

蒸压釜的工作特点及失效模式

蒸压釜使用过程中承受交变应力,循环载荷。主要应力有:薄膜应力、弯曲应力、不连续应力、峰值应力、局部应力、温差应力等。常见失效模式主要有:釜体法兰与釜体、釜盖法兰与釜盖的连接焊缝裂纹,蒸压釜固定支座与釜体连接处裂纹,活动支座与釜体的连接部位裂纹,蒸压釜现场组焊环焊缝裂纹,釜体底部腐蚀、釜体法兰失圆、安全联锁装置失效、内表面损伤等。     

Corrosion effects on fatigue crack propagation of stainless steel and its heat affected zone in pH buffer solutions

A corrosion fatigue crack propagation test for 430 stainless steel and its heat affected zone was conducted in pH buffer solutions, and the results were compared with model predictions. The bare corrosion effect on fatigue crack propagation, particularly in corrosive environments was evaluated by means of a modified Forman equation. As shown in the results, the average corrosion rate determined from the ratio of corrosion induced crack length to the entire crack length under a cycle load was 0.11 and 0.37 for the base metal and heat affected zone, respectively, with a load ratio of 0.5, frequency of 0.5, and a pH 10.0 environment. The modeling and experimental processes demonstrate a step towards a methodology enabling the corrosion effects on fatigue crack propagation behavior to be determined.     

高强度结构钢腐蚀疲劳裂纹扩展机制图

本文研究了20SiMn2MoV高强度结构钢在蒸馏水和盐水中的腐蚀疲劳和应力腐蚀开裂行为。试验结果表明,应力比R对da/Dn-ΔK曲线及断裂机制类型有显著影响。提出了能够描述R影响的以ΔK和Km（Km=1/2[Kmax＋Kmax]）为坐标轴的腐蚀疲劳裂纹扩展机制图,并讨论了断裂机制转变的条件。     

高速工具钢的超长寿命S-N曲线特征和内部裂纹萌生行为

为了研究高速工具钢超长寿命S-N曲线特征和内部裂纹萌生行为,使用沙漏形状试样在室温空气环境下进行旋转弯曲的疲劳试验。结果表明,材料的S-N曲线均由表面裂纹萌生型和内部裂纹萌生型组成。表面裂纹萌生型的S-N曲线位于高应力幅短寿命区,内部裂纹萌生型的S-N曲线位于低应力幅长寿命区。前者的S-N曲线向后者的转移几乎是连续的,回火温度对疲劳强度和寿命没有明显的影响。分别使用扫描电子显微镜、扫描探针显微镜和电子探针X射线微区分析仪对内部裂纹萌生位置和材料组织进行对比观察,在萌生内部裂纹的夹杂物周围存在一个颗粒区域,该区域内凸起的颗粒是组织中的球形碳化物。颗粒区是在内部裂纹扩展的应力强度因子门槛值范围以下形成的,对超长寿命疲劳起着重要的作用。     

Review on Stress Corrosion and Corrosion Fatigue Failure of Centrifugal Compressor Impeller

Corrosion failure,especially stress corrosion cracking and corrosion fatigue,is the main cause of centrifugal compressor impeller failure.And it is concealed and destructive.This paper summarizes the main theories of stress corrosion cracking and corrosion fatigue and its latest developments,and it also points out that existing stress corrosion cracking theories can be reduced to the anodic dissolution(AD),the hydrogen-induced cracking(HIC),and the combined AD and HIC mechanisms.The corrosion behavior and the mechanism of corrosion fatigue in the crack propagation stage are similar to stress corrosion cracking.The effects of stress ratio,loading frequency,and corrosive medium on the corrosion fatigue crack propagation rate are analyzed and summarized.The corrosion behavior and the mechanism of stress corrosion cracking and corrosion fatigue in corrosive environments,which contain sulfide,chlorides,and carbonate,are analyzed.The working environments of the centrifugal compressor impeller show the behavior and the mechanism of stress corrosion cracking and corrosion fatigue in different corrosive environments.The current research methods for centrifugal compressor impeller corrosion failure are analyzed.Physical analysis,numerical simulation,and the fluid-structure interaction method play an increasingly important role in the research on impeller deformation and stress distribution caused by the joint action of aerodynamic load and centrifugal load.     

某电厂TP304不锈钢换热管裂纹分析

某电厂汽轮机汽封加热器的TP304换热管出现裂纹,对已泄漏的换热管取样分析,TP304不锈钢管的化学成分和力学性能都符合技术条件要求,有应力腐蚀倾向,裂纹附近有较大拉应力,裂口表面含有Cl离子和Na离子等腐蚀介质,TP304管是由于应力腐蚀引起的开裂。