奥氏体不锈钢焊接残余应力的数值模拟与测定

奥氏体不锈钢因其低导热性和大膨胀系数,会导致较高的焊接残余应力。由于通常情况下奥氏体不锈钢不作焊后热处理,探究其焊接残余应力对设计制造及后续安全评定有着重要意义。使用有限元数值模拟、X射线衍射法、应力释放法三中方法针对奥氏体不锈钢焊接残余应力分布展开研究,并比较了三中方法的特点和适用情况,分析了实验值和模拟计算结果之间产生差异的原因,并认为304奥氏体不锈钢的最大焊接残余应力接近甚至超过材料的非比例延伸强度。     

带过渡层双相不锈钢带极电渣堆焊管板工艺

应用于煤炭间接液化项目中的低压闪蒸冷凝器和真空闪蒸冷却器的壳程属于湿硫化氢腐蚀环境,要求所有与介质接触的材料(包括管板)均应进行焊后消除应力热处理。直接以双相不锈钢堆焊的管板不能进行600~700℃的常规热处理。为了消除管板堆焊后的残余应力,可采用以奥氏体不锈钢作为过渡层,热处理后再堆焊双相不锈钢耐蚀层的工艺。焊接工艺评定试验结果表明,以奥氏体不锈钢H309LMo为过渡层,以双相不锈钢H2209为耐蚀层的带极电渣堆焊工艺,既可满足管板的热处理要求又满足堆焊层的耐蚀性要求。     

过载法消除矩形压力蒸汽灭菌器焊接残余应力的数值分析

灭菌器的内腔通常由奥氏体不锈钢焊接而成,焊接残余应力与腐蚀介质共同作用,具有较高的应力腐蚀倾向,降低残余应力可减轻应力腐蚀。采用SYSWELD软件对奥氏体不锈钢矩形压力蒸汽灭菌器进行包括对接焊、搭接焊、T型焊三种焊接方式的数值模拟,得到焊后残余应力的分布;将焊接模拟结果导入到NASTRAN软件中,对灭菌器夹套和内壁进行加压卸载模拟,得到加压卸载后残余应力的分布。分析其残余应力变化规律,结果表明:过载法能有效改善矩形蒸汽灭菌器残余应力的分布情况;316L更容易通过加压卸载方法消除残余应力。     

321,347不锈钢焊接接头的焊后热处理

为了最大限度地防止含稳定化元素的347,321奥氏体不锈钢的焊接接头发生敏化,从而产生晶间腐蚀或者对敏化不锈钢敏感的应力腐蚀,石油化工工程中通常采取的措施是进行稳定化热处理。分析了奥氏体不锈钢稳定化热处理存在的问题,并根据经验给出了稳定化热处理的准备、执行及热处理后的检查方法。     

冲压套圈热处理工艺试验

对JHOR/40 70冲压套圈热处理试验所用设备、工艺和工艺参数作了介绍 ,并对热处理后的尺寸、变形、组织结构、渗层深度、残余应力及残余奥氏体进行了测定与分析。分析结果表明 ,尺寸及组织等均达到有关技术要求。附图1幅 ,表 1个。     

焊接参数对不锈钢件残余应力的影响

主要探讨焊接过程中脉冲参数与氮气含量对奥氏体不锈钢焊件残余应力的影响。试验选用304与310两种奥氏体不锈钢,焊接方法采用钨极惰性气体保护电弧焊,采用盲孔法测量不锈钢焊件残余应力值。试验结果表明,较高的脉冲频率、较小的脉冲间距、较高的振幅比及较高的持续时间比等脉冲参数均可降低奥氏体不锈钢焊件残余应力值。此外,少量添加氮气将会提高焊接热输入量,会造成不锈钢焊件残余应力值的增加。通过试验比对发现,在同一焊接参数条件下,310不锈钢比304不锈钢有较大的残余应力。     

高强不锈钢双联齿轮异常磁痕分析与实验研究

针对某高强不锈钢双联行星齿轮磁粉检测时发现的轴向针状线性磁痕问题进行分析,并采用磁粉检测方法对不同热处理状态下的材料进行实验研究。实验结果表明:异常磁痕不是开裂或发纹类等缺陷引起,而是在基体马氏体组织中出现的残余奥氏体偏析导致。固溶时效过程可以有效减少或消除残余奥氏体的偏析,且在标准固溶时效后,提高固溶温度能够减少或消除逆变奥氏体,提高时效温度对组织无影响。实验结果对航天器超强不锈钢齿轮磁粉检测中的磁痕判定提供了依据。     

激光熔化沉积制备核电级Z2CN19-10N不锈钢构件组织与力学性能研究

利用激光熔化沉积技术制备核电级Z2CN19-10N奥氏体不锈钢板,利用金相显微镜,扫描电镜技术,对沉积态及热处理态组织进行分析,测试沉积态及热处理态试样室温拉伸性能。结果表明:激光熔化沉积Z2CN19-10N不锈钢沉积态组织由沿沉积增高方向贯穿多层外延生长的柱状晶组成,柱状晶内包含多个细长整齐排列的树枝晶,奥氏体基体上分布着大量沿沉积增高方向排列的残余铁素体;固溶处理后残余铁素体消除,奥氏体基体上析出大量碳化物。Z2CN19-10N奥氏体不锈钢沉积态组织具有良好的室温拉伸性能,抗拉强度达539 MPa,屈服强度264 MPa,延伸率54%,达到锻件水平。     

奥氏体不锈钢三通裂纹分析

对与脱甲烷塔相连的奥氏体不锈钢管道三通上发现的裂纹性质与成因进行了试验分析。指出管件破裂基本上属氢脆引起的穿晶型解理开裂,即阴极型应力腐蚀破坏。三通冷加工成形后未经高温固溶处理,致使18—8型亚稳定钢中30％以上的奥氏体组织转变成马氏体组织;介质为未经脱硫的甲烷,含较多H2S;较高的加工残余应力、组织应力和应力集中;材料存在缺陷,是导致上述问题的主要原因。改进三通加工成形工艺,及时进行固溶处理,提高奥氏体不锈钢的稳定性,是避免裂纹的关键技术手段。此外,尚需严控介质中Cl^-离子和H2S含量,降低残余应力水平。     

喷丸处理对SAF2507铁素体-奥氏体双相不锈钢显微组织和残余应力的影响

对SAF2507铁素体-奥氏体双相不锈钢进行表面喷丸处理,采用X射线应力分析和衍射线形分析方法研究了喷丸对试验钢表面粗糙度、显微组织、残余应力的影响。结果表明:喷丸后铁素体相内位错较少,奥氏体相内出现大量位错缺陷,试验钢表面粗糙度增大,表层晶粒细化,显微畸变和位错密度增大;喷丸在试验钢的近表层引入了较高的残余压应力,奥氏体相和铁素体相中的最大压应力均出现在次表层,其值分别为915MPa和763MPa。     

应力大小对不锈钢焊接接头耐蚀性的影响

通过实验确定了奥氏体不锈钢焊接接头在硫酸-硫酸铁中腐蚀率变化最缓慢的时间为煮沸1.5h;同时对奥氏体不锈钢焊接接头进行部分去应力和完全去应力等热处理,结果发现,部分去应力可显著提高焊接接头的耐蚀性。     

热处理温度对SLM成形316L不锈钢组织性能影响研究

使用选区激光熔化(SLM)技术制备316L不锈钢试样以及残余应力样件,采用光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM,配备电子背散射衍射探头EBSD）、显微硬度计等研究不同热处理工艺对SLM成形316L的显微组织、显微硬度、力学性能以及残余应力的影响,得到最优热处理工艺。结果表明SLM制备制件组织致密,在最优热处理1 000℃、保温2 h制度下,试样的性能稳定,显微硬度及拉伸性能各向异性差异小,残余应力小。此研究为SLM成形316L不锈钢的力学性能优化及显微组织调控提供了强有力的基础。     

强化应力及预强化处理对平板焊接残余应力的影响

根据06Cr19Ni10奥氏体不锈钢材料的室温拉伸试验结果,采用ANSYS有限元软件对不同屈服强度下平板焊接过程及焊后强化过程进行了数值模拟分析。结果表明,焊后强化并不能完全消除焊接残余应力,但可以显著改善焊接残余应力的分布;对不同强化工艺下平板的焊接残余应力进行比较,指出对材料进行预强化处理更有利于改善焊接残余应力。模拟分析结果可为应变强化工艺参数筛选提供一定的参考。     

440 C不锈钢材料热处理工艺研究

集成阀为起落架电液一体化控制单元,其多项核心零件材料为440C不锈钢.为研究440C不锈钢的热处理工艺参数,依据材料特性开展了空气炉和真空炉的二次回火、冷处理工艺试验.通过空气热处理和真空热处理工艺对比分析试验可知,空气炉刷涂料和真空炉淬火的表面污染测试均可满足要求;通过不同淬火温度后的硬度及残余奥氏体测试,确定了空气...     

超声冲击处理对316LN不锈钢残余应力影响的数值模拟

采用超声冲击处理技术对316LN奥氏体不锈钢试样进行残余应力模拟分析,得出不同影响因素对残余应力的影响。采用有限元分析软件ABAQUS模拟了超声冲击处理对316LN奥氏体不锈钢的冲击过程,分析了不同的冲击针形状和尺寸、冲击功率以及冲击次数等参数的影响。结果表明,平头针超声冲击产生的应力场较圆头针均匀,而圆头针产生的残余应力数值较大,φ5mm平头针产生的残余应力范围略φ4mm平头针;提高冲击次数,应力场数值和范围均有显著增加,冲击3次后产生的残余压应力值为0.5MPa,约为单次冲击后的2倍,但继续将冲击次数增加到6次时产生的残余应力较冲击3次后产生的残余应力变化并不大;随着冲击功率的增加,残余应力场的数值和范围也逐渐增加,但增加的幅度并不明显。通过对不同冲击因素进行研究,发现了超声冲击对于提高材料表面残余应力的有效性,可为今后工艺优化提供一定的依据支持。     

低温离子渗碳对304不锈钢耐磨性影响的研究

为了提高奥氏体不锈钢零件的使用寿命,扩大其使用范围,本文以304不锈钢为研究对象,通过试验方案的设计,采用了低温离子渗碳方法,在不同条件下进行试验,主要对其显微硬度和摩擦性能进行对比分析。结果表明,在一定条件下,低温离子渗碳后,由于奥氏体不锈钢中有过饱和的碳原子渗入,引起奥氏体晶格发生畸变,产生残余应力,使得304不锈钢表面硬度及耐磨性均明显改善,提高了其使用寿命,也说明了渗碳温度显著影响不锈钢的性能。     

预应变对304奥氏体不锈钢低温气体渗碳的影响

采用拉伸试验机对304奥氏体不锈钢进行了不同程度的塑性预应变,然后利用新型低温气体渗碳工艺对其进行渗碳处理,最后通过残余应力仪、X射线衍射仪、铁素体测量仪等分析了预应变对304奥氏体不锈钢低温气体渗碳的影响。结果表明:预应变后304奥氏体不锈钢中发生了马氏体相变,马氏体转变量随着变形程度的增大而增多,当预应变超过15%后马氏体转变量的增加比较显著;预应变几乎不会影响其渗碳层的厚度,且渗碳层中的马氏体转变为扩张奥氏体(γC);预应变不影响304奥氏体不锈钢低温气体渗碳的表面强化效果。     

基于均匀设计的车削表面残余应力试验

为了探索难加工材料奥氏体不锈钢车削表面残余应力与切削参数的相关性,作者引入伪变量表达冷却降温切削条件,用均匀设计法设计含定性因素混合水平的车削表面残余应力试验方案,在干式、环保型湿式和低温冷风微油雾三种冷却降温条件下进行了车削试验,用X射线应力测定仪检测出已加工表面残余应力。在三种清洁切削条件下,以切削速度、进给量、切削深度、刀尖半径为自变量,用最优回归子集法建立了奥氏体不锈钢车削表面残余应力模型,回归效果非常明显,因变量与自变量密切相关。表面残余应力研究对保证表面完整性,提高精密机械加工水平具有现实指导意义。     

焊后热处理对SA508Gr.3钢韧性影响的研究

在三代非能动压水堆核电设备上,大量地使用了SA-508 Gr.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-508 Gr.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。本文研究了核反应堆容器用SA508Gr.3钢大锻件热处理工艺,焊后热处理保温时间下的焊缝组织和冲击韧性的变化,分析了回火过程中残余奥氏体分解对回火冲击韧性的影响。     

304不锈钢薄壁焊管表面残余拉应力的测定及消除

利用X射线应力测定仪采用不同的条件分别测定了304不锈钢薄壁焊管的表面轴向和切向残余应力,并研究了950℃保温30min水冷热处理前后其表面残余应力的变化。结果表明:采用铬靶Kβ辐射、2mm准直管测得的残余应力数据稳定且绝对误差小;热处理前薄壁焊管表面存在较大的残余拉应力,且焊管表面切向残余应力大于轴向残余应力;热处理后,表面拉应力变为压应力。