NiCrMoV耐热钢贝氏体焊缝韧性薄弱区的确定

研究汽轮机低压焊接转子用30Cr2Ni4MoV耐热钢贝氏体焊缝多层多道焊韧性薄弱环节及其影响因素。采用冲击韧度试验评价焊缝的整体性能,并设计裂纹沿埋弧焊焊缝的准静态韧性试验,观察裂纹的扩展方式,利用能谱分析焊缝微区成分。冲击韧度试验表明,焊缝室温冲击吸收功为118 J,焊缝整体韧性良好。焊缝准静态韧性试验研究发现,裂纹在焊缝层间不完全相变区发生失稳扩展,为焊缝韧性相对薄弱的环节。通过光学显微镜观察高温苦味酸水溶液腐蚀的试样发现,焊缝层间不完全相变区存在大量的黑色线条,裂纹的失稳扩展沿黑色线条进行。借助扫描电镜和能谱分析发现,黑色线条处的碳的质量分数明显高于基体部分,推测这些局部富碳区含有较多的对韧性不利的组织,是造成层间韧性薄弱的主要原因之一。     

疲劳裂纹扩展门槛值的影响因素综述

对文献中影响疲劳裂纹扩展门槛值的多种因素进行综述,对显微组织、晶粒取向尺寸、载荷比R、加载频率和温度的影响做了较为详尽的归纳总结。研究表明,显微组织、晶粒尺寸、载荷比R、加载频率和试验温度等对疲劳裂纹扩展门槛值的影响较突出,其影响规律和机理则因材料的不同而异。     

厚板窄间隙埋弧焊焊缝阶梯形断口形成机理研究

为提高2.25Cr-1Mo-0.25V耐热钢埋弧焊接头的韧性,采用冲击试验和三点弯曲试验找到接头韧性的薄弱环节,并通过进一步的微观分析,试图揭示接头韧性的弱化机理。冲击试验显示,焊缝的韧性低于母材和热影响区,因此利用三点弯曲试验,对裂纹在焊缝中的扩展过程进行更深入的研究。在三点弯曲试验时观察到焊缝中出现阶梯形断口。通过扫描电镜观察到断口表面呈现出韧窝和准解理共存的混合形貌。金相观察发现,阶梯形断口出现在焊缝的柱晶区,其方向与柱晶生长方向平行或垂直。利用苦味酸腐蚀试样,观察到阶梯形断口与结晶方向平行的部分是沿原奥氏体晶界开裂,电子背散射衍射(Electron backscattered diffraction, EBSD)试验结果也证明了这一点,而垂直于结晶方向的部分是沿层状线开裂。因此,原奥氏体晶界和层状线是焊缝中需要特别关注的部位。通过调整焊丝成分和工艺参数,减少了焊缝中的层状线,焊缝韧性明显提高。     

低周疲劳过程损伤变量的复合分析法和三阶段损伤演化模型

采用疲劳损伤力学的方法分析Ni Cr Mo V钢核电汽轮机低压焊接转子1︰1模拟件接头低周疲劳过程,针对损伤变量表征方法中的弹性模量法和应力幅值法应用的局限性,并考虑循环前期循环软化造成的材料的损伤,提出适用于循环软化材料的低周疲劳全过程损伤变量表征的复合分析法,提高了疲劳过程各阶段材料损伤测量的准确性;提出低周疲劳损伤过程的三阶段损伤模型,将焊接接头的疲劳损伤过程分为应力松弛、微空洞和微裂纹的萌生和扩展以及宏观裂纹的萌生和扩展三个阶段,并用于分析焊接接头的低周疲劳损伤过程。试验结果表明,在Ni Cr Mo V钢汽轮机低压焊接转子接头的低周疲劳损伤过程分析中,采用复合分析法表征损伤变量较弹性模量法和应力幅值法更为合理,且三阶段疲劳损伤模型能很好地反映疲劳损伤过程。     

汽轮机焊接转子接头低周疲劳过程损伤变量的复合分析法

分析焊接转子接头的低周疲劳损伤过程对转子的安全性评估具有重要的指导意义。该文采用疲劳损伤力学的方法分析NiCrMoV钢汽轮机低压焊接转子1∶1模拟件接头低周疲劳过程。针对损伤变量表征方法中的弹性模量法和应力幅值法应用的局限性,并考虑循环前期循环软化(硬化)造成的材料损伤,提出了适用于循环软化材料或者循环前期出现短暂循环硬化、随后循环软化的材料的低周疲劳全过程损伤变量的分析方法——复合分析法。试验结果表明:在NiCrMoV钢汽轮机低压焊接转子接头的低周疲劳损伤过程分析中,采用复合分析法较弹性模量法和应力幅值法更为合理。