压水堆燃料元件定位架钎焊料和母材在高温静水中的腐蚀性能

本文研究了 Ni-Cr-Si、Ni-Cr-Si-p、Ni-Cr-P 和 Ni-p 四个系列共18种钎焊料和母材(1Cr18Ni9Ti 和 GH169)在350℃高纯中性除氧静水中的腐蚀行为,分析了合金元素对四个系列钎焊料耐蚀性能的影响。试验结果表明:在四个系列的钎焊料中,Ni-Cr-si 系和 Ni-Cr-Si-p 系的耐蚀性能比较优越。在所试验的18种钎焊料中,耐蚀性最好的是10~#钎焊料,较好的则有7~#、9~#、33~#、52~#和88~#等。同一种钎焊料与不同的母材钎焊时,所得的钎焊层的耐蚀性是不同的。     

镍-铬-硅系钎焊料和母材的腐蚀性能

压水堆核电站燃料元件定位架是反应堆内重要部件之一,也是一种结构精细的件部,其组装成型的重要工序是钎焊,故钎焊料和母材的选择均十分重要。国外已介绍了一些钎焊料和母材,我国也已对近百种钎焊料进行了漫流、熔点、强度等大量性能试验,但考虑到我国反应堆的实际使用条件,还必须对Ni-Cr-Si系钎焊料和几种母材进行腐蚀试验,为定位架设计提供必要的依据。     

温度及氢化物对Zr-Sn-Nb合金焊缝疲劳裂纹扩展行为的影响研究

采用小尺寸三点弯曲试样完成了渗氢和未渗氢Zr-Sn-Nb合金母材和焊缝在室温和360 ℃下的疲劳裂纹扩展速率试验,研究了温度和氢化物对焊接薄板的疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明,腐蚀吸氢后,在母材和焊缝区均析出了呈水平向分布的片状氢化物。相比母材区,焊缝区析出的氢化物更为致密。在相同温度下,未渗氢母材的抗疲劳裂纹扩展性能均优于未渗氢焊缝。腐蚀吸氢后,母材在相同温度下的抗疲劳裂纹扩展性能也优于焊缝。在室温下,腐蚀吸氢后的母材和焊缝的抗疲劳裂纹扩展性能相比吸氢前明显下降。360 ℃下,渗氢母材和焊缝中的氢化物部分溶解,使得其抗疲劳裂纹扩展性能得到一定程度提升。     

Nb-1Zr与1Cr18Ni9高温真空钎焊工艺研究

在核工业中,经常会遇到铌合金和不锈钢的焊接问题。由于铌和不锈钢的成分、物理性能的较大差异,两者可焊性较差,它们之间通常采用高温真空钎焊而不采用直接熔焊的方法进行焊接,这样可避免在焊缝中易形成过多的低熔点脆性金属间化合物和熔化不锈钢浸润铌时的浸润缺陷。在高温钎焊过程中,液态钎料在毛细填缝的同时会与母材发生相互作用,如溶解、扩散,结果会引起钎     

焊接接头非均匀力学性能对J积分和失效评定曲线的影响

由于焊缝填充金属的不同和焊接热循环的作用,焊接接头不同区域有着不同的力学性能。本文将焊接接头模化为由两种材料组成,即母材金属和焊缝金属,用弹塑性有限元分析法计算了焊接接头强度组配对Ｊ积分和失效评定曲线的影响。结果表明,焊接接头不均匀强度组配对裂纹驱动力－Ｊ积分和失效评定曲线的形状与位置有很大影响。对于一个特定的焊接接头,如果接头为低组配或等组配,则以母材金属的极限载荷作为无因次载荷而建立的安全评定     

低熔点Ag-Al-Sn合金钎料的钎焊工艺性能研究

设计了制备了2种不同成分的低熔点Ag-Al-Sn合金钎料，参照相关的国家标准，评价了钎料的熔化特性、钎料在钛合金和不锈钢上的润湿铺展能力、钎料在钛合金和不锈钢异种金属间的填缝能力，以及钛合金／不锈钢异种金属钎缝的强度．结果表明，Ag-8Al-6Sn-1Ni钎料的钎焊工艺性能优于Ag-8Al-6Sn钎料。采用金相显微镜、扫描电镜对钛合金／不锈钢钎缝进行了微观分析．结果表明，Ag-8Al-6Sn钎料与母材形成的钎焊接头结合牢固，组织性能良好。     

几种钎料对钛合金/不锈钢钎焊接头的钎缝强度与界面的影响

采用4种成分的银基钎料制备了钛合金/不锈钢钎焊接头,用力学性能试验、金相试验、扫描电镜分析及电子探针分析方法,测量了钎缝强度,分析了断口形貌和钎缝界面组织.研究表明:不锈钢/Ag95CuNiLi/钛合金钎缝强度可达220 MPa,在不锈钢/Ag95CuNiLi扩散区形成了脆性相;不锈钢/Ag88Al10MnSi/钛合金钎缝强度为242 MPa,不锈钢/ Ag88Al10MnSi一侧的钎缝区易形成裂纹;不锈钢/Ag85Al8Sn/钛合金钎缝强度只有123 MPa;不锈钢/Ag85Al8SnNi/钛合金钎缝强度可达280 MPa,钎料与母材冶金结合较好.     

氢对钛合金对接焊缝气孔及抗拉性能的影响

氢脆问题在钛合金使用中一直是一个被广泛关注的问题。开展了氢对钛合金焊缝影响的试验研究,实验中试验件采用对接,通过人工渗氢,预制不同的氢含量,将含氢试验件管材采用钨极氩弧焊焊接,开展了氢对钛合金对接焊工艺和性能影响的试验。经无损检测X射线检验表明,渗氢焊件焊缝中气孔较多,证明氢导致焊缝产生气孔;渗氢后对接焊缝中氢含量熔区小于热影响区,母材含量高于热影响区;拉伸试验焊接试验件均断在母材,未渗氢母材抗拉力约是渗氢试验件的五倍,渗氢试验件抗拉力受氢的影响明显。     

核级管道材料高温疲劳裂纹扩展行为实验研究

为研究核级管道材料在500℃以上的高温疲劳裂纹扩展性能,对管道母材、焊缝和热影响区材料进行了高温条件下的疲劳裂纹扩展速率试验,基于概率分析方法获得了考虑不同存活率的概率疲劳裂纹扩展曲线。研究结果表明,高温条件下,管道不同位置区域材料的疲劳裂纹扩展性能存在较为明显的差异,焊缝和热影响区的抗疲劳裂纹扩展能力明显优于母材。试验研究结果可用于核反应堆管道结构安全评估和断裂力学分析。     

316不锈钢室温和350℃低周疲劳性能研究

采用MTS材料试验机研究作为反应堆结构材料的316奥氏体不锈钢母材在350℃和室温,以及焊缝在室温,±0.3%~1.5%应变幅的低周疲劳性能试验,并采用扫描电镜对试验后样品进行了断口分析。研究结果表明,316不锈钢疲劳性能较好,室温下疲劳寿命高出350℃同一应变幅的30%~50%以上,且母材的疲劳寿命显著高出焊缝同一应变幅的一倍以上。随应变幅的增加,材料疲劳寿命相应下降,峰值应力增加。室温下母材和焊缝均呈现出随循环周次增加、峰值随应力逐渐下降的规律。母材在高温下,随应变幅的增加,逐渐由循环硬化过渡到饱和行为。低周疲劳试验后,断口表面可观察到裂纹源和疲劳条带。随应变幅增加,疲劳条带间距增大,且同一应变幅下,焊缝的间距大于母材,高温的疲劳间距大于室温,与疲劳试验结果相吻合。     

核级不锈钢管座焊接区与母材区疲劳裂纹扩展性能对比研究

焊接接头广泛应用于核电站管座处,而疲劳裂纹扩展是导致焊接接头失效的重要原因之一。因此,研究焊接区材料的疲劳裂纹扩展和寿命预测方法对准确预测焊接接头的寿命具有重要意义。本文以核电厂常用的304L不锈钢焊缝材料为对象,研究不同载荷比、不同取样方向对疲劳裂纹扩展速率的影响;基于试验数据建立焊缝材料的疲劳裂纹扩展速率模型,并与美国机械工程师协会（ASME）标准中奥氏体钢进行对比。结果表明:不同取样方向对焊缝疲劳裂纹扩展速率的影响不大,但载荷比对其有较大影响,较低载荷比下,焊缝的疲劳裂纹扩展速率在某个应力强度因子幅值（?K）前高于母材的疲劳裂纹扩展速率,在其之后则低于母材,而较高载荷比下则恰恰相反。      

A508-3钢及其焊接材料与工艺研究

介绍了压水堆核电站反应堆压力容器用A508-3钢及其配套焊接材料与工艺的研究情况。首先介绍了研究内容,包括6项母材物理参数测定、10项验收考核性能要求、21项测试及11项研究项目;其次概述了600MWe压水堆核电站反应堆压力容器堆芯筒体及蒸汽发生器管板等壁厚模拟产品的制造;第三以八个表格形式给出了母材锻件、焊缝、热影响区及堆焊层金属的验收要求以及对两个模拟产品的实测性能数据,同时给出了母材、焊缝及热影响区金属的快中子辐照试验结果;最后给出了评价。A508-3锻件的生产、两个模拟产品的制造及实测性能数据表明,我国掌握了压水堆核电厂核岛主设备母材与焊材的生产、焊接、堆焊工艺及无损检测等关键制造技术,核岛主要设备可以实现国产化。     

A508-3钢及其焊接材料与工艺研究

介绍了压水堆核电站反应堆压力容器用A508-3钢及其配套焊接材料与工艺的研究情况。首先介绍了研究内容,包括6项母材物理参数测定、10项验收考核性能要求、21项测试及11项研究项目;其次概述了600MWe压水堆核电站反应堆压力容器堆芯简体及蒸汽发生器管板等壁厚模拟产品的制造;第三以八个表格形式给出了母材锻件、焊缝、热影响 区及堆焊层金属的验收要求以及对两个模拟产品的实测性能数据,同时给出了母材、焊缝及热影响区金属的快中子辐照试验结果;最后给出了评价.A508-3锻件的生产、两个模拟产品的制造及实测性能数据表明,我国掌握了压水堆核电厂核岛主设备母材与焊材的生产、焊接、堆焊工艺及无损检测等关键制造技术,核岛主要设备可以实现国产化。     

HFETR压力壳辐照监督试验

介绍了HFETR压力壳辐照监督试验的情况及其结果。试验结果表明:经～3.3×10~(20)n/cm~2辐照后,焊缝的辐照脆化效应小于热影响区,而热影响区又小于母材;从辐照脆化的角度上讲,HFETR压力壳在现行的运行工况下,在设计寿期内,其焊缝、母材和热影响区的塑、韧性还有一定的安全余量。     

HFETR压力壳辐照监督试验

介绍了HFETR压力壳辐照监督试验的情况及其结果。试验结果表明:经～3.3×10~(20)n/cm~2辐照后,焊缝的辐照脆化效应小于热影响区,而热影响区又小于母材;从辐照脆化的角度上讲,HFETR压力壳在现行的运行工况下,在设计寿期内,其焊缝、母材和热影响区的塑、韧性还有一定的安全余量。     

Zr-Sn-Nb合金薄板焊后组织和力学性能研究

采用维氏硬度计和万能材料试验机进行了Zr-Sn-Nb合金薄板焊后的显微硬度、拉伸及循环变形试验,用金相显微镜和场发射扫描电镜分别分析了显微组织和断口特征。结果表明:焊缝熔合区(FZ)形成前β晶界包围的α′组织,热影响区(HAZ)基本为α+α′两相组织;FZ的硬度最高,HAZ硬度稍低,但均高于母材区(BM);FZ的抗拉强度要高于BM,但塑性降低;在高应变条件下,焊接试样的循环变形行为与母材差异明显。     

CLAM钢的钨极氩弧焊及焊接后的结构与性能

利用钨极氩弧焊(TIG)焊接方法对中国自行研制的低活化铁素体/马氏体(CLAM)钢进行焊接试验,分别采用了Y型坡口和双Y型坡口两种焊接工艺。对焊接件各部分的硬度和显微结构进行测试分析,利用透射电镜观测材料的微观形貌并进行析出物相分析,以此对CLAM钢的焊接性能进行初步评价。观察发现,焊缝区没有产生缩孔和裂纹;焊缝区和母材的微观形貌主要为板条马氏体,板条宽度约为600 nm,其析出物均为20~200 nm的M23C6型碳化物;经过焊后热处理,焊缝区、热影响区和母材的硬度之间的差别减小。     

铍/铝镁合金YAG激光焊接工艺及微观组织分析

利用YAG激光焊接了铍/铝镁合金环,探索出合理的焊接工艺参数,采用扫描电镜及电子探针对铍/铝镁合金焊接接头的组织结构进行了研究。冷却速度对显微组织的形成影响明显,在靠母材的焊缝两侧,焊缝的显微组织为树枝晶,而焊缝的中心为等轴晶;在焊缝处主要存在焊接热裂纹及夹杂物,对夹杂物的能谱分析表明,其主要由C、O、Al、Mg、F、Cl等元素组成;对焊缝的面扫描结果表明,C、O等元素在焊缝的表面存在偏析,而Be与Mg分布较为均匀。     

CLAM-316L TIG焊接接头显微组织特征分析

采用309焊丝对中国低活化马氏体(CLAM)钢和316L不锈钢进行TIG焊,并利用光学显微镜、扫描电镜和维氏硬度仪分析对接接头的微观组织和显微硬度分布。结果表明,CLAM-316L TIG焊接头按照显微组织特征可分为六个区域,即CLAM钢母材、CLAM钢热影响区、CLAM钢熔合区、焊缝金属、316L热影响区、316L母材。CLAM钢熔合区显微组织为淬火马氏体;焊缝金属区为粗大的胞状枝晶组织;316L热影响区和母材均为奥氏体组织,热影响区晶粒尺寸有明显长大。焊态接头整体硬度分布均匀,只有CLAM钢熔合区硬度较高。     

压水堆核电厂主管道窄间隙自动焊焊丝研究

根据窄间隙自动焊工艺及主管道母材特点,在ER316L焊材基础上研究与主管道自动焊技术相匹配的专用焊材。通过模拟焊接试验和热裂纹试验验证了自动焊焊材的稳定性、可焊性,并对其焊缝疲劳寿命进行试验。研究结果证明新开发的自动焊焊材与主管道窄间隙自动焊工艺相匹配,焊缝接头综合性能良好。