核岛主设备低合金钢冷裂纹敏感性研究

通过对压水堆核电站核岛主热设备壳体材料16MND5, 18MND5, SA-508Gr.3Cl.1, SA-508Gr.3Cl.2及SA-533-B-1等Mn-NiMo系低合金钢在不同预热温度下焊接接头热影响区硬度试验和冷裂纹试验数据研究,确定了为防止Mn-Ni-Mo系低合金钢焊接过程中冷裂纹的产生需要的焊接预热温度。     

焊后热处理时间对SA-508Gr.3Cl.2钢焊缝力学性能影响的研究

在三代非能动压水堆核电设备上,大量地使用到了SA-508Gr.3Cl.2钢,该材料具有较高的强度和低温冲击韧性。由于核电部件材料厚度大,SA-508Gr.3Cl.2钢焊接完成后需要进行较长时间的热处理,以消除残余应力。针对SA-508Gr.3Cl.2焊缝,选取了国内外不同牌号的四种埋弧焊焊丝焊剂进行焊接试验,并分别进行了不同焊后热处理保温时间下的焊缝金属拉伸和冲击试验。通过对试验结果的分析表明:焊后热处理后,SA-508 Gr.3Cl.2钢焊缝拉伸性能有较大程度的降低,随着焊后热处理时间的增长,焊缝强度降低的趋势逐渐减缓;焊后热处理对SA-508Gr.3Cl.2钢焊缝冲击性能影响无明显规律;随着焊后热处理时间的延长,焊缝基体组织未发生显著变化,晶间析出物有所增加并长大。焊缝的性能,特别是其低温冲击性能,更大程度取决于焊接参数,尤其是焊接热输入量。为获取理想的焊缝力学性能,需采用合适的焊接参数,控制热输入量。     

SA-508Gr.3Cl.1厚板焊接工艺及焊接接头性能研究

对核岛设备常用低合金钢材料SA-508Gr.3Cl.1锻件的焊接性进行了研究,采用焊条电孤焊和窄间隙埋弧焊的组合焊接工艺对SA-508Gr.3Cl.1厚板进行了焊接,并对焊接接头组织和性能进行了分析,最终获得了强度高、韧性好、无缺陷的优良贝氏体组织焊接接头,解决了SA-508Gr.3Cl.1厚板焊接接头冷裂纹和韧性差的技术难点,为核岛主承压设备壳体的焊接提供了技术保障.     

三代核电蒸汽发生器用SA-508 Gr.3 Cl.2锻件的热处理工艺

三代核电蒸汽发生器用SA-508 Gr.3 Cl.2锻件的安全性和可靠性要求更高,热处理工艺是确保锻件质量的关键因素之一,合理的热处理工艺可改变锻件内部组织结构,提高锻件质量,获得满足设计要求的组织和力学性能。本文从正火、回火、调质热处理、模拟焊后热处理及锻件内部组织结构变化等方面,对SA-508 Gr3 Cl.2锻件的热处理工艺进行研究,分析热处理工艺的原理和关键影响因素,为锻件质量的稳定性和可靠性提供理论支撑和技术参考。     

CAP1400核电站接管和安全端焊接接头性能

研究CAP1400核电站接管和安全端焊接工艺性和接头力学性能。结果表明,焊接接头无损探伤和力学性能试验结果均满足设计要求。室温及350℃条件下,SA-508 Gr.3 Cl.2母材与690焊缝金属屈强比基本保持不变,但SA-182 F316LN屈强比下降较明显;焊接热循环导致焊接热影响区冲击韧性降低,在不同冲击试验温度下,SA-508 Gr.3 Cl.2吸收能量基本维持在230 J以上,但-21℃时母材热影响区吸收能量降低至150 J左右。     

模拟焊后热处理对SA-508Gr.3 Cl.1钢力学性能的影响

研究了模拟焊后热处理对SA-508Gr.3 Cl.1钢力学性能的影响。结果表明,模拟焊后热处理会导致SA-508Gr.3 Cl.1调质钢强度的下降和冲击韧性的降低,即出现了回火脆性。分析结果表明:模拟焊后热处理后缓慢冷却的试样中发生了明显的P元素从晶粒内部向晶界偏聚的现象,这将弱化晶界,导致热处理后试样强度和冲击韧性降低。通过降低钢中的P、S、As等杂质元素含量和提高焊后热处理冷却速度可以消除这一不利影响。     

核电用SA-508Gr.3Cl.2钢配套埋弧焊焊接材料的研制

针对核电蒸汽发生器、稳压器等设备用SA-508Gr.3Cl.2钢配套埋弧焊焊接材料大部分依赖进口的现状,进行了SA-508Gr.3Cl.2钢配套埋弧焊焊丝、焊剂的研制工作。通过对有害杂质元素的有效控制,使得研制焊材的抗拉强度、冲击韧性等性能有了显著的提升,从而获得了优良的力学性能。结果表明,研制的低合金钢埋弧焊焊接材料具有良好的焊接工艺性能,电弧稳定性好,焊道成形美观,脱渣容易,且各项力学性能均满足产品要求。     

核级复合钢管道预堆边堆焊工艺优化及试验研究

从堆焊层的金相检验与组织分析、热处理工艺试验、堆焊层渗透检验(penetration test,PT)缺陷分析与控制三个方面开展核级复合钢管道预堆边堆焊工艺的优化及试验研究。首先,分别对预堆边隔离层、过渡层及保护层进行了宏微观缺陷与金相组织检查,重点掌握了复合钢各堆焊层的焊接性,并总结出了堆焊工艺的控制要点;然后,通过开展热处理工艺试验,使低合金钢母材侧过渡层热影响区(HAZ)获得了预期的回火索氏体组织,且过渡层各区的硬度值均理想。最后,针对加工后过渡层出现的PT缺陷开展分析与控制研究,确定了PT缺陷为高温失塑裂纹,并制定了控制裂纹缺陷的工艺措施,有效降低了高温失塑裂纹的产生。     

20MnNiMo钢焊接热影响区的组织和韧性及其氢致裂纹特征

研究焊接冷却速度对２０ＭｎＮｉＭｏ钢焊接热影响区组织、韧性及氢致裂纹敏感性的影响。试验结果表明,ｔ８／３对焊接热影响区的组织、韧性及氢致裂纹敏感性均有显著的影响。当ｔ８／３小于５５ｓ时。焊接热影响区获得Ｍ或Ｍ＋少量Ｂ组织,具有良好的低温韧性,但此时焊接热影响区对氢致裂纹敏感。对防止氢致裂纹的产生,同时确保焊接热影响区具有良好的韧性。２０ＭｎＮｉＭｏ钢焊接时应采用适当的预热温度和焊接线能量以及及时的     

SA-508 3级1类低合金钢堆焊试验

正0前言SA-508 3级1类低合金钢是美国《ASME锅炉及压力容器规范》第Ⅱ卷的材料,作为核工业中某种泵类产品的主要材料。该泵的小直径管内壁需要进行耐蚀层堆焊,因此需要通过试验研究对SA-508 3级1类材料的耐蚀层堆焊的方法和工艺进行可行性验证。堆焊作为材料表面改性的一种经济而快速的工艺方法,越来越广泛地应用于各个工业部门零件的制造修复中。为了最有效地发挥堆焊层的作用,采用的堆焊方法要有较小的母材稀释、较高的熔敷速度和优良的堆焊层性能,即优质、高效、低稀释率的堆焊技术。但对于一些工件由于尺寸限制而无法采用高效的设备时,堆焊     

核电安全端Inconel 690合金堆焊层界面微观组织及力学性能研究

Inconel690镍基合金因其优异的抗晶间腐蚀能力而常应用于压水堆核电蒸汽发生器的管板堆焊隔离层。采用热丝TIG堆焊的方法在核电用SA508Gr.3Cl.2低合金钢表面堆焊Inconel 690镍基合金隔离层,并在焊后进行等温热处理以消除残余应力。采用OM、SEM、XRD对堆焊层和基体金属进行了组织表征,并对堆焊层和母材进行冲击韧性、硬度及拉伸性能进行测试和分析。研究结果表明,堆焊层组织在室温下的抗拉强度达到541.4 MPa,断后伸长率达到39.89%,基体低碳钢的抗拉强度为687.3 MPa,伸长率为20.8%。通过显微硬度测试得出堆焊层奥氏体组织平均硬度为140.8 HV,低于母材的159.5 HV。Inconel690堆焊层晶界附近析出的M_(23)C_6、NbC以及Ti C等碳化物相可对晶界产生钉扎作用,其在界面上的分布状态对提升堆焊层的高温力学性能和服役安全具有重要意义。     

SA-387Gr.91钢球形封头淬火裂纹分析

为提高表面硬度,使用淬火+回火对 SA-387Gr.91钢球形封头进行热处理,热处理后在封头内表面发现大量裂纹。对裂纹及附近母材的化学成分、显微组织、硬度、断口形貌进行分析。结果表明,裂纹为淬火裂纹。淬火裂纹与原材料化学成分及冶金质量无关。封头母材的原始奥氏体晶粒粗大,显微硬度超过标准值。基于试验分析认为裂纹的产生主要与热冲压温度偏高造成的晶粒粗大及冷却介质选取不当造成的冷速过快有关。在采取了降低冲压温度,淬火冷却方式由水冷改为强制风冷,降低回火温度等改进措施后,封头未出现淬火裂纹,表面硬度达到了预期的要求。     

低合金钢自动回火焊接过程中热影响区组织转变

采用回火焊道工艺在低合金钢SA508-3钢管上堆焊镍基合金制备试验件,利用该试验件研究不同堆焊层对应的热影响区组织形貌。结果显示,首层堆焊使SA508-3钢热影响区形成淬火马氏体,但该类组织在随后的堆焊层焊接热过程中会发生回火转变,并随着焊层的增加,转变效应累积,最终完全纠正热影响区的淬火不良组织。试件两端焊趾附近区域因高温回火累积时间不足造成的回火不充分,使得首层堆焊在热影响区产生内马氏体以及由于热影响区内残余奥氏体分解产生的马氏体等不良组织未得到完全纠正,可通过特定工艺的补充焊接予以消除。     

大型SA508.Gr3低合金钢锻件夹杂物断裂行为分析

通过模拟拉伸试验,研究焊接热循环条件下大型SA508.Gr3低合金钢锻件夹杂物断裂行为,结果表明,大型SA508.Gr3低合金钢锻件在焊接热循环条件下,当锻件母材中微小冶金为近似圆形或孔洞时,母材在存在有圆形缺口的条件下,仍有较好的塑性变形能力,断后伸长率达到20%以上,高温拉伸中不易产生裂纹;锻件母材中微小冶金存在尖锐角度且夹杂物超过临界尺寸时,母材在热循环作用下会产生0.2%应变损失,在锐角处容易诱发裂纹. 在实际生产中需要对母材中超过临界尺寸的尖锐角度的缺欠应进行消缺处理.     

蒸汽发生器用SA-508Gr.3Cl.2钢配套焊条J607HR的研制

针对蒸汽发生器用SA-508Gr.3Cl.2钢配套焊条大多依赖进口的现状,开展了SA-508Gr.3Cl.2钢配套焊条J607HR的研制工作。结果表明,通过合理调整焊条药皮中的碳酸盐、氟化物和铁合金的比例,当CaCO_3/CaF_2为2.0～2.4,总量为58%～62%,铁合金比例较高时,能够获得良好的工艺性能。焊缝成形美观,脱渣容易,飞溅小,电弧稳定,可以实现平焊和立焊焊接,并且具有优良的力学性能。     

临氢设备用14Cr1MoR钢的焊接工艺研究

14Cr1MoR钢作为热强钢和抗氢用钢,用于临氢设备。通过对化学成分和组织分析,发现其焊接性较差,有一定程度的淬硬和冷裂纹倾向,并对再热裂纹较敏感。本文采用焊条电弧焊及埋弧焊,选择R307G焊条、H08CrMoG焊丝匹配SJ110焊剂,焊前预热并控制层间温度,焊后消氢处理及消应力热处理,进行焊接工艺评定试验。所获接头性能不低于母材,证明焊接工艺可行。     

RPV不锈钢堆焊层缺陷分析及返修质量控制

简述了核反应堆压力容器母材和焊材的焊接性;针对缺陷中的裂纹,以某制造厂在制造核反应堆压力容器过程中,堆芯筒体部分不锈钢堆焊层第3次产生的焊接缺陷为例,进行了缺陷原因分析,制备了去除前2次堆焊层返修区域和母材热影响区后手工补焊母材及不锈钢的模拟件,其理化试验合格;借用有限元进行补焊后和热处理后残余应力分析,得出补焊引起的低合金钢母材的残余应力水平很低的结论;同时阐述了产品返修的过程控制,进一步强调了核岛设备制造过程中工艺和质量控制的重要性。     

碳含量对SA-508Gr.3钢大锻件组织和性能的影响

研究了碳含量对SA-508 Gr.3钢大锻件的显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着碳含量的增加,SA-508 Gr.3钢的贝氏体转变温度降低,M₃C碳化物析出量增加;室温和350 ℃抗拉强度提高,冲击性能先升高后降低,0 ℃冲击断口形貌由混合型断裂转变为韧窝断裂。为使SA-508 Gr.3钢获得较好的综合性能,碳含量应控制在0.19%~0.22%(质量分数)。     

超超临界锅炉用SA-335P92钢的焊接工艺性能研究

通过铁研试验及热模拟试验等对超超临界锅炉用SA-335P92钢的焊接性进行了研究.铁研试验表明,材料焊前钨极氩弧焊时预热温度≥150℃,焊条电弧焊和埋弧焊时预热温度≥200 ℃可以保证焊接不出现裂纹.通过焊缝粗晶区冲击试验,确定了合理的焊接热处理规范.进行了相应的使用焊接性试验,给出了SA-335P92材料的焊接工艺要点.     

E级钢焊接裂纹的产生原因及预防措施

采用CO2+惰性气体保护焊的堆焊法,选用S136焊丝对试验母材(E级钢)进行焊接试验。利用光学显微镜、SEM对母材和堆焊层组织及裂纹断口进行了鉴定与分析。结果表明,堆焊层产生的裂纹为延迟裂纹,此裂纹产生的主要原因是焊接过程中的拘束应力过大。采取焊前预热的方法,选择合理的预热温度、焊后进行回火和缓冷能够避免裂纹的产生。