控制棒驱动机构管座法兰母材性能评估

针对控制棒驱动机构（CRDM）下部Ω环的热电偶（TC）管座母材在水压试验后出现缺陷的问题,参照 CRDM／TC 管座法兰母材的采购技术规范要求,对管座母材进行材质分析,比较了业主与制造厂提供的同批次材料性能差异。分析结果显示,业主提供的部分批次理化检验余料除晶粒度不符合采购技术规范外,内部还有较大尺寸夹杂,但材料的其他性能指标均满足采购规范技术要求。原材料内部存在混晶现象,材质性能分布不均匀。为此,结合材料失效机理研究了母材应力腐蚀裂纹扩展性能,试验结果表明,在一回路高温高压水环境下,超标夹杂的存在未对材料的应力腐蚀裂纹扩展速率产生明显影响。     

25Cr2Ni2MoV钢焊接接头的超高周疲劳特性

对25Cr2Ni2MoV钢焊接接头开展常温拉压条件下的超高周疲劳试验,并对失效试样进行断口分析,研究焊接接头的疲劳失效机理。结果表明,疲劳寿命曲线呈现阶梯状:在高应力短寿命区,疲劳断裂发生在试样母材区较多,多为表面或次表面夹杂物裂纹萌生;在低应力长寿命区,疲劳断裂发生在试样焊缝区较多,多为内部气孔裂纹萌生。断口分析发现:缺陷(裂纹源)尺寸较小或者越靠近试样内部,疲劳寿命越长,且较小缺陷同内部较大缺陷具有相似的裂纹萌生潜力。通过有限元模拟疲劳试样内部微缺陷处的应力分布得出,焊缝区气孔和夹杂物周围的应力集中程度大于母材区夹杂物。结合断口分析发现,母材区弥散分布的粒状颗粒夹杂物数量较多,并且聚集起来会形成更大的缺陷,相比焊缝区夹杂物更容易萌生疲劳裂纹。     

冶炼工艺对12MnNiVR钢板焊接性能影响

以生产冶炼工艺为基础,研究不同的合金添加方法及添加工艺,通过调整多种合金的添加顺序和添加时机,分析冶炼工艺对钢中夹杂物的数量、尺寸、类型的影响规律,探索冶炼工艺对大热输入焊接性能的作用机理。新冶炼工艺生产钢板,小尺寸夹杂物数量多,钢中大量夹杂物钉扎奥氏体晶粒长大的作用明显;夹杂物中多含Ti的氮化物或氧化物,并同时含有MnS;大热输入焊接热循环后,HAZ韧性远高于传统工艺生产钢板。     

试样重组技术的可行性研究

从冷态夏比冲击破断试样上截取三种不同长度的插入段进行电子束焊接重组,通过对重组前后试样冲击吸收功对比以及重组后焊接接头处的显微组织观察,对试样重组技术可行性进行初步研究。结果表明,焊缝与热影响区的宽度较小,未对V型缺口附近的母材组织产生影响;重组前后试样的夏比试验数据具有较好一致性,重组试样可以再现原始试样的试验结果。     

A105钢振动焊接接头的性能与组织分析

采用阀门用钢A105作为试验材料,采用机械振动焊接与常规埋弧自动焊接相结合的方法进行对比试验。试验结果表明:振动焊接后,焊接变形和残余应力明显降低,焊接结构尺寸稳定性和使用安全性大大提高,振动焊接后焊缝试样的冲击吸收功平均值比常规焊接下冲击吸收功的平均值提高了21%,且振动焊接对焊缝冲击性能的影响要明显大于对热影响区冲击性能的影响;振动焊接使得焊缝和热影响区的组织明显细化,熔合区和过热区变窄,魏氏组织减小或消失。     

超声冲-滚处理工业纯钛焊接接头摩擦学性能研究

采用自行研制的超声冲-滚处理装置对工业纯钛焊接接头进行处理,分析不同工艺参数对工业纯钛焊接接头焊缝区域表面粗糙度、硬度的影响。结果表明:经超声冲-滚处理,材料表层晶粒尺寸均细化至纳米量级,变形层厚度可达320μm左右;试样表面的粗糙度略有增加;其硬度值由HV146.6提升至HV312.8,较未处理材料提高了113.4%。采用球盘式结构试验机对超声冲-滚处理试样进行干摩擦磨损实验,研究不同工艺参数对试样摩擦磨损性能的影响,用扫描电镜观察磨损后试样的表面形貌。结果表明:超声冲-滚处理试样摩擦因数与磨损量较未处理试样均有所减小,在冲击电流1 A、冲击时间9 min时达到最小值:超声冲-滚处理试样的磨痕更浅,磨损表面更平整,表明超声冲-滚处理明显改善了工业纯钛焊接接头摩擦磨损性能。     

X90管线钢焊接接头氢致开裂敏感性研究

X90管线钢在石油天然气管道中具有广泛应用前景,其焊接接头在服役过程中存在氢致开裂(Hydrogen induced cracking,HIC)倾向。采用电化学氢渗透试验和预充氢慢应变速率拉伸试验(Slow strain rate tensile test,SSRT),对X90管线钢焊接接头的氢捕获效率和氢致开裂敏感性进行了研究。利用场发射扫描电子显微镜(Field emission scanning electronic microscope,FE-SEM)对试样断口形貌及裂纹处夹杂物进行观察和分析,采用氢微印技术(Hydrogen microprint technique,HMT)对显微组织中氢的局部分布和聚集进行分析。结果表明,不同充氢电流密度下,X90管线钢焊接接头SSRT试样的断裂位置均为焊缝,其氢致开裂敏感性明显高于母材。与X90管线钢母材相比,焊缝中氢扩散系数较小,氢浓度、可逆和不可逆氢陷阱密度均较高。焊缝中的针状铁素体、贝氏体组织晶界及其亚晶界和夹杂均是有效的氢捕获陷阱,具有较高的氢捕获效率;焊缝中尺寸大于2μm夹杂物的数量多于母材,氢致裂纹易在富Al、富S、富Si夹杂...     

铁素体不锈钢CMT焊接接头HAZ组织性能研究

针对铁素体不锈钢焊接HAZ晶粒易长大的问题,提出采用小热输入的CMT焊接工艺。通过分析接头HAZ的显微组织、显微硬度和冲击性能,探讨了4003铁素体不锈钢焊接接头HAZ组织和性能,并与常规MIG焊焊接接头试样的组织、性能进行对比。试验结果表明:采用CMT焊接工艺获得的接头HAZ粗晶区宽度为460μm,明显窄于MIG焊接接头的粗晶区宽度545μm;CMT接头强度与MIG焊接接头显微硬度值相近,但CMT接头HAZ冲击韧性较MIG焊接接头试样提高了16.28%。     

含夹杂物和疏松缺陷的车轮材料疲劳性能对比研究

通过超声波探伤确定缺陷在CL65车轮轮辋中的位置，取出了含有缺陷的毛坯试样，并加工成疲劳试样。在岛津电液伺服疲劳试验机上进行疲劳试验，获得含缺陷试样的疲劳寿命，并分析了缺陷的形状、尺寸与化学成分。结果表明，疏松缺陷的主要成分为MnS,夹杂物缺陷的主要成分为硬质氧化物，含疏松缺陷试样的疲劳寿命高于含夹杂物缺陷试样。结合镶嵌应力理论建立有限元模型，分析了两种缺陷对车轮材料疲劳性能影响的差异。与夹杂物缺陷相比，疏松缺陷和基体界面上的镶嵌应力显著降低，缺陷周围应力集中程度小。因此，含MnS疏松对车轮材料疲劳性能的危害程度明显小于氧化物夹杂。     

SS400钢焊接接头抗断性能的数值评估

SS400钢是一种超细晶粒、超纯净、具有优良综合力学性能的新一代钢铁材料，其焊接结构性能的研究对其推广应用具有重要的意义。文中通过数值分析方法，以SS400母材性能为参照，对其实际焊接接头的抗断裂性能进行评估。采用MARC商用软件，对不同中心贯穿裂纹尺寸的SS400母材及其实际焊接接头拉伸板模型进行三维有限元计算和拉伸过程模拟。焊接方法为脉冲熔化极混合气体保护焊，焊接板的中心裂纹处于焊缝与热影响区之间的熔合区。用作比较的母材板的裂纹尺寸和位置、网格划分、边界条件等与焊接板完全相同。根据计算结果，分析焊接接头力学不均匀性对应力应变场的影响，并依据全面屈服理论对断裂参量CTOD进行分析比较。结果表明，焊接接头的CTOD值均低于同裂纹尺寸的纯母材。因此，该焊接接头拉伸板的抗断性能应优于纯母材。     

基于A350锻件各向异性材料的小冲杆试验研究

通过小冲杆试验对锻造A350各向异性材料沿着轴向和周向两个方向进行了试验研究,并对所做的小冲杆试验数据和试样金相和断口形貌进行了分析。结果表明小冲杆试验可以有效地应用于评价各向异性材料的力学性能,对常规拉伸材料和小冲杆试样的断口对比分析,发现它们具有相同的断裂机理,为小冲杆试验与常规拉伸试验相关联提供了事实依据,同时也观察到试验中的尺度效应,小冲杆试样断口形貌韧窝尺寸要大于常规力学拉伸试样断口韧窝尺寸,本试验尺度下的小冲杆试样仍能够与常规力学试验数据有效地经验关联。     

基于Master Curve方法的16MnR钢韧脆转变区断裂韧性研究

在韧脆转变温度区对16MnR进行了拉伸性能,夏比V形缺口冲击性能和断裂韧性测试,基于Master Cmwe方法得到了16MnR钢在韧脆转变区断裂韧性随温度变化曲线,并比较了断裂韧性韧脆转变曲线的参考温度和夏比冲击试验特征温度间的关系。     

基于载荷图技术的国产反应堆压力容器材料断裂行为表征

对载荷图技术的原理进行了介绍,并对国产RPV材料原始试样、重组试样和时效试样进行了示波冲击试验。其中,重组试样与原始试样ΔT41J为8℃,而ΔTN仅为1℃。时效试样与原始试样的ΔT41J为39℃,而ΔTN则为49℃。载荷图技术得到的转变温度增量与传统方法接近,能反映材料辐照后的性能劣化。载荷图技术是对传统方法的有效补充,具有良好的应用前景。     

Ｑ２４５Ｒ钢非线性超声特性与晶粒度级别量化关系研究

利 用 非 线 性 超 声 检 测 技 术 ，对 不 同 晶 粒 度 级 别 的Ｑ２４５ Ｒ钢 试 件 进 行 非 线 性 超 声 特 性 实 验 。 测量 相 同 激 励 条 件 下 的 超 声 波 在 晶 粒 尺 寸 不 同 的Ｑ２４５ Ｒ钢 中 传 播 时 的 声 速 、衰 减 系 数 和 二 阶 非 线 性 系 数 ，并根 据 所 得 数 据 ，分 析 非 线 性 超 声 特 性 与Ｑ２４５ Ｒ钢 晶 粒 度 级 别 的 相 关 性 ，建 立 量 化 关 系 。 实 验 结 果 表 明 ，超 声波 在Ｑ２４５ Ｒ钢 中 传 播 时 ，声 速 随 晶 粒 尺 寸 改 变 的 变 化 并 不 明 显 ，衰 减 系 数 先 上 升 后 下 降 ，其 非 线 性 超 声 系 数随 着 晶 粒 度 级 别 的 增 大 而 呈 线 性 增 大 。     

西气东输二线管道工程用X80钢级热轧板卷性能分析

对应用于西气东输二线管道工程的典型X80钢级18．4mm×1550mm板卷的化学成分、拉伸性能、冲击性能等试验结果进行了分析。结果表明：板卷的强度分布表现出各向异性,即与板卷轧制方向成90°方向的强度最高,而沿板卷轧制方向、与板卷轧制方向成60°以及与板卷轧制方向成30°方向基本上相差不大,均相对较低,冲击性能和落锤撕裂性能良好。     

Effect of friction welding parameters on mechanical and metallurgical properties of ferritic stainless steel

Friction welding is one of the most economical and highly productive methods in joining similar and dissimilar metals. It is widely used in the automotive and aerospace industrial applications. Ferritic stainless steel (AISI430) is normally difficult to weld by fusion methods, due to the associated problems such as grain growth and retained austenite content. Such problems can be alleviated by the friction joining process. The present study utilized a continuous drive friction welding machine to join cylindrical specimens of ferritic stainless steel of similar composition and shape (equal diameter and length). The processing parameters such as friction pressure, friction time, upsetting pressure and upsetting time were changed in order to understand the role of parameters on the strength related aspects of friction processed joints. The joints were subjected to mechanical testing methods such as the uni-axial tension test, and charpy ‘v’ notch impact tests. The micro hardness variation across the joint zone was determined. Micro structural studies were also carried out. The characteristics such as tensile strength, toughness and microstructural aspects exhibited by friction processed joints were compared to parent materials.     

标准化残差法在判别RPV冲击转变曲线异常点中的应用

核电站采用辐照监督管内夏比试样的冲击韧性来评估RPV的断裂韧性值,但由于冲击试验是在动态加载条件下进行测试,结果往往有较大的分散性,依据冲击韧性拟合的韧脆转变曲线的精度会受到限制。采用标准化残差法对国产RPV冲击功的回归韧脆转变曲线上的异常值进行剔除后发现,拟合精度提高,不确定度相应降低。在实际应用中,如出现异常点,可考虑进行补充试验。     

显微组织对X80管线钢冲击性能的影响

利用光学显微镜、透射电子显微镜、落锤冲击试验机等研究了具有不同显微组织高温轧制X80管线钢的冲击性能,并分析了不同显微组织中析出物的成分及尺寸。结果表明:具有针状铁素体和多边形铁素体的X80管线钢较粒状贝氏体钢铁具有更高的冲击功和断面纤维率,且二者都具有较高的裂纹扩展功,三种显微组织X80管线钢的析出物尺寸均主要集中在50~140 nm,其产生的析出强化作用对韧性损害较小;综合考虑强度及韧性的要求,对开发高温轧制22 mm厚的X80管线钢来说,宜采用针状铁素体组织。     

Using a corrected least-squares procedure and accounting for structural parameters when analyzing the correlation between the impact strength of low-alloyed steels and their coercive force

The use of a corrected least-squares procedure that takes the error of impact-strength estimation into account, as well as several structure parameters, such as the equiaxial grain size number, Widmanstätten ferrite grain size number, and bainite percentage, allowed us to substantially improve the constraint equations between the impact strength and coercive force for a group of specimens. These specimens were sampled from no. 60 flange beams made of 09Г2 steel and exhibited no preliminary correlation between these parameters.     

氧化铈对高强钢复合焊接焊缝组织与韧性的影响*

稀土是理想的变质和微合金化元素,采用Nd:YAG激光-MAG电弧复合焊接方法,以预置方式向高强钢复合焊接熔池过渡氧化铈,研究焊缝组织与低温(-40 ℃)冲击性能。结果表明：适量氧化铈能控制晶粒尺寸并细化焊缝组织,当添加量为0.3%时,焊缝晶粒得到明显细化,随着添加量的增加,晶粒尺寸和枝晶间距均增大,但氧化铈并不能改变焊缝组织相成分,仍以板条马氏体组织为主。氧化铈能够净化焊缝组织,变质夹杂物并起到异质形核作用,夹杂物主要由硅、铝、铁的氧化物或碳化物及少量含铈类氧化物和氧硫化物组成。低温冲击测试发现,焊缝及其热影响区冲击吸收能量随氧化铈添加量的增加而呈先增后降的变化趋势,当添加量为0.3%时,焊缝冲击吸收能量达到最大,而添加量为0.5%时,热影响区冲击吸收能量达到最大值,其断口处韧窝均多而深,以韧性断裂为主。