湿H_2S及Cl~-环境下FV520B不锈钢的应力腐蚀行为研究

采用慢应变速率拉伸试验研究了FV520B马氏体沉淀硬化不锈钢在湿H_2S、NaCl及湿H_2S+NaCl腐蚀环境下的应力腐蚀开裂敏感性,并讨论了介质浓度对应力腐蚀行为影响。结果表明:FV520B钢在湿H_2S+NaCl环境中的应力腐蚀敏感性最大,随H_2S浓度升高,FV520B钢抗拉强度和断后延伸率降低,应力腐蚀敏感性增大。FV520B钢在湿H_2S+NaCl腐蚀环境的恒位移加载应力腐蚀试验表明:湿H_2S+NaCl腐蚀介质能够显著降低FV520B钢的断裂韧性,随H_2S浓度升高,应力腐蚀临界应力强度因子KISCC减小;试样断口形貌分析表明,在湿H_2S+NaCl腐蚀介质中SCC试样断口呈准解理形貌,为氢脆型应力腐蚀开裂,Cl-具有一定的诱导促进作用。     

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。     

充氢对2.25Cr—1Mo钢的脆性转变温度的影响

长期处于高温、高压、临氢环境下运行的加氢反应器,其材质会出现回火脆化和氢脆等现象,对设备安全运行构成威胁。本文通过对R401加氢精制反应器内置2.25Cr-1Mo挂片的解剖,分析该反应器运行35000h后的回火脆化量,并对冲击试样进行电化学充氢试验。分析充氢对2.25Cr-1Mo钢的脆性转变温度的影响,从而为加氢反应器的安全运行提供借鉴。     

两种抗氢钢临氢500h的抗氢性能分析

对2．25Cr-1Mo钢和3Cr-1Mo-0.25V钢在550℃、20MPa（氢分压16MPa）的条件下进行500h的充氢处理,然后测试其拉伸性能,在光学显微镜下观察金相组织和脱碳层,在电子显微镜下观察断口形貌和甲烷气炮,结果表明,两种钢都具有良好的抗氢蚀性能,而且含钢的抗氢性能更好。     

沉淀硬化不锈钢FV520(B)的析出硬化及韧性

采用透射电镜试验、硬度试验和示波冲击试验等方法,研究时效对沉淀硬化不锈钢FV520(B)组织和性能的影响。结果表明,时效过程中,FV520(B)钢主要以富铜相ε-Cu析出为主。硬度在420 ℃时效时出现峰值,主要与组织中细小富铜相共格析出有关。随着时效温度增加,富铜相逐步脱溶长大,基体再结晶,使其硬化程度逐步降低。FV520(B)钢的韧性主要决定于冲击裂纹扩展功。时效组织对FV520(B)钢冲击裂纹萌生功影响较小,对裂纹扩展功有着较大的影响。420 ℃时效时FV520(B)钢韧性最差,而600 ℃时效时韧性最好。420、470 ℃时效状态下的冲击试样扩展区断口以解理形貌为主,而其他时效状态下为韧窝,但韧窝细节各不相同。     

应用串联电化学充氢方法研究氢及应力对2.25Cr-1Mo钢回火脆化的影响

开发了一种串联电化学充氢方法,可以一次性有效地对试样进行充氢,新充氢方法有效解决了以往电化学充氢方法中试样的氢含量不均匀问题;将放入加氢反应器中运行了10万h的2.25Cr-1Mo钢块脱脆后,再在468℃脆化200 h,制备了四种状态的脆化试样,即200 h回火脆化、应力作用下200 h回火脆化、200 h回火脆化后充...     

小冲杆试验测试回火脆化对加氢反应器用钢焊缝力学性能的影响

利用小冲杆试验(SPT)研究了回火脆化对加氢反应器用2.25Cr-1Mo钢焊缝在-196~22℃范围内力学性能的影响,获得了它的韧脆转变温度,并对SPT试样断口进行了分析。结果表明:随着试验温度的降低,2.25Cr-1Mo钢焊缝的强度明显提高;回火脆化后的屈服强度和抗拉强度较脱脆处理后的明显大,表现出一定的回火强化效应;SPT试样断裂能可以较好地表征材料的低温韧脆转变特性和回火脆化,回火脆化使得材料的韧脆转变温度升高。     

冷却温度对难加工合金切屑形貌影响机理研究

针对FV520B沉淀硬化不锈钢和TC4钛合金两种典型的难加工合金,利用自行研制的液氮射流冷却装置对不同切削速度和不同射流温度下两种材料的切屑微观形貌进行了试验分析。研究表明,在液氮射流冷却作用下,两种材料在切削时依然会产生绝热剪切现象,且随着切削速度的提高和射流温度的降低,切屑锯齿化程度、锯齿节距显著提高,绝热剪切带宽度、剪切带倾角略有降低,低温断屑情况相比常温得到明显改善。     

三种压力容器用钢的抗氢蚀能力及其服役寿命估算

研究了三种常用压力容器用钢20G、1．25Cr—0．5Mo和2．25Cr-1Mo的抗氢蚀能力。充氢试验后，20G钢发生了严重的氢腐蚀，出现整体脱碳，并导致抗拉和屈服强度以及伸长率的严重下降；1．25Cr-0．5Mo钢在原奥氏体晶界上出现少量氢蚀孔洞，抗拉和屈服强度有少量下降，但伸长率没有明显变化；而2．25Cr-1Mo钢则没有任何氢蚀迹象。同时，通过对这三种钢的临氢服役寿命的估算也表明，2．25Cr-1Mo钢的抗氢蚀能力远高于1．25Cr-0．5Mo钢，而20G钢只有极低的抗氢蚀能力，与试验结论完全符合。该估算方法可以替代经验Nelson曲线并补充其应用的不足。     

塑性预变形对316L奥氏体不锈钢氢脆的影响

对316L奥氏体不锈钢板试样进行不同程度的塑性预变形,通过电化学充氢及拉伸试验,研究了塑性预变形对316L奥氏体不锈钢氢脆的影响。结果表明:随着塑性预变形量的增大,316L不锈钢的屈服强度和抗拉强度均有提高,但塑性降低;充氢后316L不锈钢的强度变化不大,但塑性进一步降低,充氢导致了316L不锈钢发生塑性损减,且随着塑性预变形程度的增大,氢致塑性损减的程度也增大,塑性预变形导致材料的氢脆敏感性增大。     

氢对304L奥氏体不锈钢力学性能的影响

对304L奥氏体不锈钢试样进行了一系列的电解充氢试验,并对充氢试样进行了拉伸和冲击试验。结果表明:在20 mA.cm-2的电流密度下充氢96 h后,304L不锈钢中的氢含量为14 mg.kg-1,材料强度、塑性和韧性均有一定程度的降低;充氢后拉伸试样断口表层由充氢前的韧性断裂转变为由氢导致的脆性断裂。     

316L不锈钢抗氢脆性能研究

用光学显微镜、电子显微镜、俄歇电子谱／二次离子质谱表面分析仪等结合拉伸试验，研究了316L奥氏体不锈钢及其电子束焊缝在650℃充氘后组织、微区成分变化与性能的关系，以及拉伸应力与氘分布的关系。结果表明，高温气相充氘后，316L奥氏体不锈钢及其电子束焊缝抗氢脆性能明显下降。晶界、孪晶界析出大量碳化物，但拉伸断口形貌并未呈沿晶断裂；晶界上未发现S、P等痕量元素的偏聚，却产生了富Cr、Mo的贫Ni层，这表明晶界成分的变化减弱了晶界析出物对氢脆的影响。电子束焊缝塑性下降，拉伸时从该处断裂。拉伸静水应力梯度分布导致氘在拉伸试样断口处富集。     

氢对铸态Mg-14Li合金表面形貌和力学性能的影响

对铸态Mg-14Li合金进行阴极充氢,充氢时间在0～18 h,对比分析了充氢前后合金的表面形貌和拉伸性能.结果表明:阴极充氢后,铸态Mg-14Li合金表面发生点蚀,LiCO3腐蚀产物膜发生破坏;随着充氢时间的延长,腐蚀坑深度不断增加,腐蚀产物增多,但充氢后合金中无微裂纹,说明β-Li相的氢脆敏感性较低;随着充氢时间的延长,铸态Mg-14 Li合金的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率下降,拉伸断口上的韧窝数量减少,解理面增多,合金断裂模式从韧性断裂转变为脆性断裂.     

高温长期运行Cr-Mo钢断裂性能微试样测试实验研究

开展采用小冲杆微试样试验技术评定材料断裂性能的研究.针对2.25Cr-1Mo钢(脆化态和脱脆态)及1.25Cr-0.5Mo钢,将小冲杆试验测试结果与常规冲击韧度及断裂韧度试验结果相关联,得到小冲杆试样变形过程中消耗的总变形能与常规夏比冲击功间的对应关系经验公式,以及小冲杆试样等效断裂应变与材料延性断裂韧度间的关联式,说明可以直接采用小冲杆试验结果估算材料的冲击及断裂韧度值,为无法取标准试样进行材料抗断裂性能测试场合提供了一种可行的间接测试技术.     

FV520B钢在湿H_2S+Cl~-环境中的腐蚀疲劳性能

针对离心压缩机叶轮叶片疲劳寿命研究的需要,考虑到服役环境对疲劳寿命的影响,开展叶轮典型材料FV520B钢在湿H_2S+Cl~-环境中的腐蚀疲劳试验研究,结合断口形貌观察分析其疲劳失效机理,建立疲劳寿命预测模型。结果表明,FV520B钢在湿H_2S+Cl~-环境中的疲劳性能相较于大气环境大幅下降,并随着环境中H_2S浓度升高而下降;随着应力幅值降低,介质中的H_2S对疲劳性能的影响逐渐显现并随应力幅值降低而增大。疲劳断口形貌观察表明,试样表面存在点蚀坑,疲劳裂纹在点蚀坑处萌生并扩展。最后,在点蚀演化寿命预测模型的基础上,结合氢对疲劳演化过程的影响,建立考虑应力及腐蚀介质共同作用的疲劳寿命预测模型,预测结果与试验数据吻合较好。该模型可为湿H_2S+Cl~-环境下材料的疲劳寿命预测提供基础支持。     

FV520(B)钢异种钢焊接接头的组织和性能研究

通过拉伸试验、示波冲击试验和硬度试验,对两种焊后热处理（850℃油淬＋560℃时效、850℃油淬＋600℃时效）下的沉淀硬化不锈钢FV520（B）/低碳调质钢18CrMnMoV异种钢焊接接头的组织和力学性能进行了研究,结果表明：两种焊接接头中,焊缝组织粗大,硬度最高,韧性最低;600℃时效处理后的焊缝和两种母材的硬度均低于560℃时效处理后的焊接接头的相应位置的硬度,但前者的韧性高于后者;在两种焊接接头中的FV520（B）母材侧热影响区均存在软化区,这是导致两种焊接接头在拉伸试验中均断裂于该位置的主要原因;600℃时效的焊接接头具有比较合理的综合力学性能。     

合金元素锰和镍对FV520(B)钢焊接接头组织与力学性能的影响

在低氢碱性渣系药皮中添加中碳锰铁和镍粉,采用FV520(B)钢专用焊芯对FV520(B)钢进行焊接试验,研究了合金元素锰和镍对FV520(B)钢焊缝组织以及接头力学性能的影响。结果表明:在药皮中添加中碳锰铁和镍粉可以向焊缝中过渡奥氏体化合金元素锰和镍,合金元素含量越多,焊缝组织越细化,马氏体片层越细小;加入镍粉和中碳锰铁均可增加焊缝中的奥氏体含量,且前者的效果更好;增加焊缝中的奥氏体含量可在不降低接头强度的情况下提高其冲击韧性。     

马氏体沉淀硬化不锈钢FV520B动态力学性能及本构模型的研究

为了研究马氏体沉淀硬化不锈钢FV520B的动态力学行为,采用Instron液压试验机和分离式霍普金森压杆试验装置,在不同温度(分别为20℃、100℃、300℃、500℃、700℃)和不同应变率(分别为0.001 s~(-1)、1 000 s~(-1)、3 000 s~(-1)、6 000 s~(-1))条件下对圆柱形试样进行了准静态和动态加载试验。基于Jonson-Cook和Power-Law两种本构模型对试验数据进行了拟合。试验结果表明,材料的屈服强度与流动应力随着温度升高而降低;在温度一定时,随着应变和应变率的增大,材料的流动应力增高,具有典型的温度软化、应变强化和应变率强化特性。研究表明,相比经典JonsonCook模型,Power-Law模型与试验结果吻合的更好,更适用于FV520B材料。     

微量元素对2(1/4)Cr-1Mo钢与3Cr-1Mo钢性能影响的研究

近来日本川崎钢铁公司广泛地研究了各种微量元素含量对21/4Cr-1Mo与3Cr-1Mo钢的抗氢腐蚀、蠕变断裂应力、高温强度与再热裂纹倾向等性能的影响。试验证明,适当地选择微量合金元素含量并降低杂质元素可获得优异的钢的性能。经研究认为,适当调整21/4Cr-1Mo钢的成份,可使其各种性能均不低于3Cr-1Mo钢,但价格比3Cr-1Mo钢便宜。 1.试验用钢的成份与热处理     

Cr-Mo钢炉管表面改性涂层的耐氧化试验研究

以5Cr-0.5Mo和9Cr-1Mo两种炉管材料为基材,分别采用Al、FeCrAl和CrNi为喷涂材料,运用超音速电弧喷涂法制备了Cr-Mo钢炉管表面改性涂层试样。用静态空气氧化法进行了500℃和600℃下1000 h的对比试验,得到了炉管试样与涂层试样的氧化动力学曲线,为炉管抗高温腐蚀涂层的优化选择提供试验依据,并对涂层试样的开裂与剥落现象与机理进行了探讨。