氢致TA10钛合金焊接接头断裂韧度演变研究

钛合金焊接件在氢环境中服役面临着氢脆断裂风险,断裂韧度对钛合金损伤容限设计至关重要。研究充氢量对钛合金焊接接头断裂韧度、断口形貌和断裂方式的影响,揭示了固溶氢、氢化物导致焊接接头断裂韧度演变的微观机理。充氢0～0.21wt.%CT试样断裂韧度KQ值由39.6MPa·m1/2减小到22.1MPa·m1/2,扩展区断口形貌由大量韧窝+局部少量脆性断裂转为脆性断裂,氢致断裂韧度损失和脆性断裂加剧。应力诱导氢扩散使固溶氢局部富集形成富氢气团,气团存在内压剪切分量使产生局部塑性变形所需外应力下降,焊接接头表观屈服应力下降,促进微裂纹在低KI下孕育。位错运动无法直接切过大尺寸氢化物,位错塞积在氢化物界面处,致局部应力集中,微裂纹在氢化物界面处孕育;同时氢化物为软基体金属中的一种脆性相,应力集中致其产生高应变,氢化物自身断裂,微裂纹在氢化物内部孕育;固溶氢、氢化物均致焊接接头加速开裂。     

高压气瓶用34CrMo4钢的抗氢脆性能及影响因素

为保证具有氢脆风险的高压气瓶的安全使用,对国内两个钢厂生产的高压气瓶用34CrMo4钢进行了化学成分分析、力学性能测试和抗氢脆性能试验,对比研究了不同厂家34CrMo4钢的抗氢脆性能及影响因素。结果表明:不同钢厂生产的34CrMo4钢中的主要化学成分基本一致,但由于钢中气体元素氧、氮、氢,有害元素磷、硫和微量元素(钒+铌+钛+硼+锆)的含量,非金属夹杂物级别,以及钢的冲击性能相差较大,导致其通过氢脆试验的抗拉强度不同,分别为901,968 MPa,对应的最大氢脆化指数分别为1.93,1.92;对具有氢脆风险的高压气瓶,除应限定材料最大抗拉强度与屈强比外,还应限定有害元素磷、硫和微量元素(钒+铌+钛+硼+锆)的含量。     

高强度钢零件环境氢脆的成因和预防措施

本文概括了国内外有关资料报导和工厂生产实践,指出高强度钢零件在含氢的环境介质中使用时,吸氢是导致环境氢脆的根源,环境氢脆成因除钢的化学成分和强度水平外,也是环境条件、原始含氢量、吸氢量、表面状况、拉应力和组织类型综合影响的结果,阐述采取添加缓蚀剂、表面防护、喷丸处理和适宜的热处理工艺方法,可以显著地降低环境氢脆的敏感性,有效的减少或堵绝环境氢脆事故。在高强度钢零件加工和使用的过程中,氢脆断裂是常见的失效形式。按照钢中氢的来源,可将氢脆分成反应性氢脆、内部可逆性氢脆和环境氢脆三种不同类型。反应性氢脆是在高温高压的条件下,由于钢与氢发生脱碳等化学反应,而引起的不可逆性氢脆:内部可逆性氢脆是零件在制造的加工过程中,由于吸氢引起的氢脆,只要零件尚未形成氢裂用脱氢处理可使脆性消失;环境氢脆是成品零件装配使用后,由于在含氢的环境介质中吸氢,而引起的氢脆断裂现象。尽管环境氢脆也是一种可逆性的氢脆,但因零件装配使用时,不能使用常规的脱氢方法除氢,所以往往在断裂事故发生后的故障分析中才被鉴别,致使这种可逆性氢脆的不可逆损伤行为,探讨它的成因和预防措施有更加重要的意义。由于钢的化学成分和强度水平通常难以改变,因此本文分析环境氢脆成因时,侧重于环境介质中的吸氢、拉应力和组织类型;阐述预防措施时,着重于工厂生产实践中已经应用的方法。     

2.25Cr-1Mo钢和FV520B钢的氢脆敏感性对比试验研究

通过电化学充氢和慢应变拉伸试验以及SEM断口形貌观察对2.25Cr-1Mo合金结构钢和FV520B马氏体沉淀硬化不锈钢的氢脆敏感性做出了评价。结果表明,在充氢环境中两种材料表现出了相似的抗氢脆性能,两种材质试样的断面收缩率与未充氢试样相比均呈现出相同的下降趋势;氢对缺口强度的影响也比较接近,2.25Cr-1Mo钢和FV520B钢充氢后的强度衰减率分别为9.2%和8.6%;SEM断口分析结果显示：两种材料充氢后的断口形貌均表现出了相似的韧窝状断裂特征,它们的破坏形式并没有因为充氢而发生改变。由此可见,两种材料的抗氢能力处于同一等级,具有成本优势的2.25Cr-1Mo合金结构钢可以和FV520B沉淀硬化不锈钢一样用于氢介质条件下运行的透平式压缩机中。     

预应力钢丝氢脆性灵敏度试验研究

为了防止预应力钢丝在服役过程中发生因氢致脆性的突然断裂事故 ,工程界对预应力钢丝氢脆性灵敏度抗力指标尤为重视 ,国际上已有相应试验标准 ,对钢丝试验应力、试验温度、试验介质浓度及介质容量、试样浸入介质长度等都作了严格规定。西安交通大学材料科学与工程学院朱维斗、马宝钿、杜百平、李年等教授 ,与济南试金集团等厂家协作 ,成功地研制出恒应力、恒温度、恒定介质浓度等完全符合国际标准条件的我国第一台钢丝氢脆性灵敏度试验装置 ,能非常灵敏地鉴别出不同级别、不同工艺预应力钢丝的氢脆抗力性能。并在此基础上 ,开展了预应力钢丝…     

镀镉工艺中电子测量氢脆试验的影响因素分析

在电镀过程中，吸附在金属零件表面的部分氢原子会渗入零件内而引起氢脆。劳伦斯测氢仪是一种测量电镀时氢的吸收量和镀层的氢渗透性的仪器。这一方法可简单、快速地对电镀槽液的氢脆性进行评估，降低氢脆发生的几率。通过对劳伦斯测氢仪检测电镀镉槽液过程中的各个环节进行分析，找出了影响电镀镉槽液氢脆性的主要因素为试验用探头、试验溶液温度、电镀槽液中的杂质、电镀效率、溶液搅拌、电流密度，并针对这些影响因素提出了提高试验精度的方法。     

氢对热变形TC4钛合金显微组织的影响

研究了渗氢TC4钛合金热变形后及除氢处理后的显微组织.结果表明:渗氢TC4钛合金组织中的氢化物随氢含量增加逐渐长大;应变速率增加时,亚晶变形增加;除氢后由于动态回复亚晶界变得清晰光滑,亚晶内位错密度降低.     

2.25Cr-1Mo钢回火脆化对氢脆的影响

用冲击试验和电化学充氢方法研究了长期服役的2．25Cr-1Mo钢的回火脆化和氢脆问题．并对试样进行了显微组织分析和断口电镜扫描。结果表明：回火脆化程度不高的母材对氢脆的影响较小，断口形貌为准解理和少量的沿晶断裂；回火脆化程度较严重的焊缝对氢脆的影响较大，断口形貌为沿晶断裂。对于母材．回火脆化与氢脆的关系为线性相加；对于焊缝，回火脆化大大加剧了氢脆的程度。     

TP347单层堆焊技术及性能评价研究

以15CrMoR钢为基层、两种TP347焊带为堆焊层,采用稀释率较低的电渣焊工艺制备单层堆焊试样,并对试样进行理化及耐蚀性能评价。结果表明,两种堆焊试样的力学性能、硬度、化学成分及铁素体含量均满足标准要求,且耐晶间腐蚀性能良好。高温高压氢剥离试验结果表明,在较低的降温速率下两种堆焊试样均未发生剥离,但是在较高的降温速率下发生了剥离;电解充氢试验结果表明,A堆焊试样发生剥离而H堆焊试样未发生剥离,这说明H试样堆焊层熔合区相比于A试样,具有更高的抗氢剥离性能。     

充氢对多孔TC4钛合金室温组织的影响

利用管式氢处理炉,采取固态气相渗氢法对多孔TC4钛合金进行充氢试验。采用光学显微镜、X射线衍射和扫描电镜等手段,研究相对密度、充氢温度和充氢时间对多孔TC4钛合金的相组成及微观组织的影响。研究结果表明,随氢质量分数的增加,多孔TC4钛合金的α相逐渐减少,β相逐渐增多,并形成δ氢化物;充氢温度达到某一临界温度时,一定量的氢可诱发多孔TC4钛合金的马氏体转变,生成α'马氏体;充氢后多孔TC4钛合金由原始等轴组织转变为针状和片层状的细小组织,当充氢温度较高氢质量分数较高时,出现片层状α'马氏体组织,当充氢温度较低氢质量分数较高时则出现网篮状α片层组织。充氢多孔TC4钛合金的微观组织与氢质量分数相当的TC4钛合金粉末相比整体要细小。     

08Cr2AlMo钢及其焊接接头回火脆性的试验研究

本文对08Cr2AlMo钢及其焊接接头按规范进行了回火脆性试验。结果表明,钢材、R407焊条和08Cr2AlMo焊丝的焊缝金属的回火脆化敏感性较低,均能满足抗回火脆化的设计要求。     

添加锆对可伐合金氢脆特性的影响

本试验测定了含锆和无锆的可伐合金的氢合金的氢脆特性。明确了加入锆以后,由于晶粒细化和ＺｒＮ质点的陷阱作用,降低了可伐合金的氢脆後感性,并提出了降低合金氢脆的方法。     

Atom probe analysis of titanium hydride precipitates

It is expected that the three-dimensional atom probe (3DAP) will be used as a tool to visualize the atomic scale of hydrogen atoms in steel is expected, due to its high spatial resolution and very low detection limit. In this paper, the first 3DAP analysis of titanium hydride precipitates in metal titanium is reported in terms of the quantitative detection of hydrogen. FIB fabrication techniques using the lift-out method have enabled the production of needle tips of hydride precipitates, of several tens of microns in size, within a titanium matrix. The hydrogen concentration estimated from 3DAP analysis was slightly smaller than that of the hydride phase predicted from the phase diagram. We discuss the origin of the difference between the experimental and predicted values and the performance of 3DAP for the quantitative detection of hydrogen.     

Equipment for hydrogen absorption-desorption cycling characterization of hydride forming materials

Hydrogen storage materials suffer different degradation processes when they are cycled, forming and decomposing their associated hydride phases. In order to study these processes, we have designed and built an automated apparatus specifically developed for cycling samples of hydride forming materials by changing the external hydrogen pressure. Instead of the standard open configuration involving a high-pressure, high-quality gas bottle and a vacuum pump, the equipment uses another hydride forming material (in our case LaNi5) as a source and sink of hydrogen. The resulting closed-loop configuration eliminates hydrogen waste and ensures that extremely high purity gas is used during the whole experiment, thanks to the purifying properties of the selected hydride as source/sink. Hydrogen pressure is set by changing the source/sink temperature. Cycles can be performed as fast as one cycle every 5 min, a period comparable with typical good hydride forming material kinetics. An example of application of the apparatus is given for 1000 absorption/ desorption cycles on a Mm0.8Ca0.2Ni5 sample.     

面心立方奥氏体合金的氢脆特征研究

通过对面心立方奥氏体的可伐合金衡载荷充氢试验,测试了其氢脆敏感性并研究了氢断裂特征,提出了解决可伐合金脆断的方法。     

热壁加氢反应器的制造和检验(一)

阐述了热壁加氢反应器的制造发展简况，重点论述了板焊结构的加氢反应器的结构特点及在使用过程中需解决的氢腐蚀、氢脆、高温高压硫化氢腐蚀、硫化物应力腐蚀开裂、堆焊层的剥离、Cr-Mo钢的回火脆性破坏六大问题以及针对这些问题设备所采用的主体材料、焊材及其特性，且介绍了设备的制造技术要点和无损检测技术要求，分析了加氢反应器的最新进展情况。     

热壁加氢反应器的制造和检验(二)

阐述了热壁加氢反应器的制造发展简况，重点论述了板焊结构的加氢反应器的结构特点及在使用过程中需解决的氢腐蚀、氢脆、高温高压硫化氢腐蚀、硫化物应力腐蚀开裂、堆焊层的剥离、Cr-Mo钢的回火脆性破坏六大问题以及针对这些问题设备所采用的主体材料、焊材及其特性，介绍了设备的制造技术要点和无损检测技术要求，分析了加氢反应器的最新进展情况。     

高强度螺栓失效分析

通过对高强度螺栓的失效分析，发现材料未作调质处理，在镀锌时有氢的渗入，会使材料产生氢脆，导致失效。     

氢对面心立方奥氏体合金断裂特性的研究

通过对面心立方奥氏体的可伐合金衡载荷充氢试验,测试了其氢脆敏感性并研究了氢脆断裂特征,提出了解决可伐合金脆断的方法。     

钛合金钻削和攻丝的工艺分析及研究

主要叙述了钛合金的性能特点,同时分析了影响钛合金钻削和攻丝加工的主要因素,并提出改进钛合金钻削和攻丝加工的工艺参数和相应措施。