核电用SA508-3钢大型锻件的内部裂纹缺陷分析及工艺优化

SA508-3钢是目前大型核反应堆压力容器的主要材料,从材料成形角度提高SA508-3钢大型锻件整体性能从而提高零件安全性是大型铸锻件研究的重要方向。通过对传统锥板镦粗+平板旋转展平工艺成形的SA508-3钢大型锻件的超声波探伤密集型缺陷进行失效分析,得到缺陷为呈断续锯齿状的裂纹缺陷,缺陷产生的原因与微观偏析带引起的金属材料组织和性能不均有关。采用数值模拟方法,对传统工艺与锥板镦粗+胎模旋转展平新工艺进行比较分析。结果表明,采用新工艺时,锻件内部金属在三向压应力下发生大变形,可避免新裂纹产生,有利于已有闭合裂纹的焊合,锻件组织更加均匀。实际生产过程中,该方法可有效减少SA508-3钢大型锻件中的密集型裂纹缺陷。     

显微组织对SA508 Gr.3钢断裂方式的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和电子背散射衍射等手段研究了具有铁素体+贝氏体、粒状贝氏体、板条贝氏体+马氏体和板条马氏体4种显微组织的核电压力容器用SA508 Gr.3钢的低温(-196℃)冲击吸收能量和二次裂纹扩展行为。结果表明:低温冲击吸收能量随实验钢中硬相增多而升高。铁素体+贝氏体混合组织的实验钢中,裂纹大多在晶界形核,二次裂纹数量较少,但易于扩展;粒状贝氏体组织的实验钢因含有大量的马氏体/奥氏体岛,能提供大量的形核位置,致使二次裂纹呈现多而短的特征;裂纹在板条贝氏体组织中比在马氏体中更容易扩展,这是因为高密度的大角度界面能有效阻止裂纹扩展,故板条马氏体组织实验钢的冲击性能最好。     

大型锻件非金属夹杂物评定方法分析

总结了大型锻件非金属夹杂物评定常用的宏观和显微方法的原理、优缺点、实际应用及其范围等,归纳了目前生产实际中大型锻件非金属夹杂物评定的主要注意事项,建议在有关大型锻件非金属夹杂物检验的技术协议中,供需双方可以考虑增补部分更切合大锻件生产实际的条款,以完善评定方法。     

大型管板锻件夹杂性裂纹形成机理探讨

本文针对大型管板锻件内部产生夹杂性裂纹的机理进行了分析研究。认为产生锻造质量缺陷的主要原因为：非金属夹杂物经较大的变形而成为薄片状。这种片状夹杂在一定的力学条件作用下，产生微观乃至宏观裂纹；夹杂性裂纹的产生与夹杂物的自身特性及变形工艺密切相关。通过改变锻造工艺和工艺参数，可有效地控制夹杂物的形貌，减少夹杂性裂纹的生成。根据研究结论，作者从控制夹杂物形貌的角度出发，提出了直拔制坯十双凸成形的管板锻件锻造新工艺，生产实践证明，这种工艺可大大提高管板锻件的内部质量。     

锻件内部脆性夹杂物边界无裂纹形成的应力条件

大型锻件内部脆性夹杂物边界裂纹是影响大型锻件疲劳寿命与冲击性能的主要缺陷。热锻变形下,脆性夹杂物周围区域的应力场是影响边界裂纹形成的主要因素之一。为研究应力场的影响,给出了平均球应力度的定义,借助平均球应力度研究了应力场对脆性夹杂物边界裂纹的影响规律。在Gleeble．3180热模拟试验机上,利用专门的试件和型砧进行了热压缩变形试验,在扫描电镜上观察试件内部脆性夹杂物边界裂纹的形成规律。试验表明,在1220℃进行压缩变形的条件下,当脆性夹杂物周围区域的平均球应力度的代数值小于-1．74时,脆性夹杂物边界无裂纹形成。     

大型饼类锻件变形规律及夹杂性裂纹产生过程研究

本文针对我国目前大型饼类锻件探伤超标的质量问题，解剖分析了钢锭和报废锻件。常温模拟研究了大压下量镦粗过程的变形分布规律。在压下率△Ｈ／Ｈ０＜６０％前，难变形区形状和大小基本不变化；△Ｈ／Ｈ０＞６０％后，上、下难变形区逐渐减小，并且始终不相交，也不相互插入。在锻件心部相对狭窄的变形区形成了剪切带，这是产生裂纹的重要原因之一。高温模拟研究了镦粗变形过程中夹杂的行为，了解了塑性夹杂物被压扁，夹杂周围存在应力、应变集中导致夹杂性裂纹产生的过程；发现了由于温度变化，夹杂和基体材料的变形性能改变致使裂纹产生有三种形式。对多个塑性夹杂则发生相连、汇合。这是大型饼类锻件产生夹杂性裂纹和探伤超标的重要原因，并对相应的工艺改进措施进行了生产考证。     

有效控制夹杂性裂纹的大型锻件锻造及处理方法

大型锻件的夹杂性裂纹问题是长期以来困扰我国重型行业发展的重要因素之一。为从根本上解决此问题，本文对大型锻件内部夹杂性裂纹的形成机理进行了模拟研究，得到了夹杂性裂纹形成及其在高温条件下自修复的规律。在此基础上，提出了能有效控制夹杂性裂纹的大型锻件锻造工艺。大型管板和模块锻件的控制夹杂性裂纹锻造工艺已在生产中应用，大大地提高了大型锻件的成品率和产品内在质量，具有十分显著的经济和社会效益。     

大型锻件内部云片状夹杂性裂纹产生过程模拟研究

针对我国生产饼类锻件、模块、筒体等大型锻件时 ,报废锻件内部呈现云片状夹杂性裂纹的质量问题 ,采用物理模拟方法研究饼类锻件内部夹杂性裂纹的产生及云片状缺陷的形成过程。实验表明 :饼类锻件内部云片状缺陷形成于镦粗过程 ,锻造工艺的特殊性是形成缺陷的外因 ,材料特性是产生缺陷的内因 ,并据此提出了相应的改进措施。本文的研究成果对提高大型锻件的内部质量 ,降低废品率 ,具有重要的理论意义和实用价值。     

大型管板锻件夹杂性裂纹分析及锻造工艺改进

在分析夹杂性裂纹形成机理的基础上,从控制锻造过程中夹杂物形状变化的角度出发,通过有限元模拟管板锻件成形过程,力求减小镦粗时的不均匀变形,提出了WHF法拔长+预镦粗+旋压成形的大型管板锻件锻造工艺。生产实践证明,采用该工艺可有效控制夹杂性裂纹的形成,提高锻件内部质量。     

超高强度钢大型锻件白点缺陷分析

针对1 700 MPa级新型超高强度钢大规格盲孔锻件局部出现的探伤缺陷问题,采用横截面酸浸试验、热处理后力学性能试验、断口及裂纹面观察等手段进行综合分析,鉴定缺陷为氢致裂纹(白点),并详细分析了其可能产生的工艺环节,对此提出了提高渣料烘烤温度和时间、延长扩氢退火时间、加强心部锻透性等改进措施。     

SA738Gr.B钢焊缝裂纹产生原因分析及处理

钢制安全壳是核电站的第三道安全屏障,其作用是在事故工况下,阻止放射性物质向环境逸散。焊接是钢制安全壳制作安装阶段的重要加工工艺方法,焊接裂纹缺陷的存在将影响钢制安全壳的质量,对核电站的安全运行造成极大的安全隐患。针对国内某核电工程钢制安全壳闸门插入板与筒体之间的焊缝产生了裂纹的实际情况,重点围绕焊接过程质量控制,详细分析了焊接热裂纹、冷裂纹、层状撕裂、应力腐蚀裂纹以及再热裂纹产生的原因,通过分析确认SA738钢Gr.B钢焊缝裂纹为再热裂纹,并结合工程实际提出了预防措施和裂纹缺陷处理方法,为后续工程焊接工艺制定提供了参考。     

核电压力容器SA508-3钢内部裂纹高温焊合实验

裂纹缺陷严重影响大型锻件的合格率及使用寿命。为保证核电大型锻件质量、提高核电压力容器安全性,以加热温度、下压量以及保压时间为参数,采用预置裂纹方式对核电压力容器用钢SA508-3进行内部裂纹高温焊合实验研究。裂纹焊合效果采用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析及力学性能实验等进行评价。结果显示,在高温短时间小变形情况下SA508-3材料内部裂纹均能焊合,裂纹焊合最低条件为:加热温度1100℃,变形量10%,保压时间15 s;焊合后试样强度值与基体相似,但塑性值有较大波动;根据扫描电镜及能谱分析确定,试样连接过程中带入的大量夹杂物是材料塑性指标波动较大的主要原因。     

核电站钢制安全壳SA738Gr.B钢焊缝裂纹产生原因分析及预防

针对国内某核电工程钢制安全壳闸门插入板与筒体之间的焊缝产生裂纹的实际情况,重点围绕焊接过程质量控制,焊接热裂纹、冷裂纹、层状撕裂、应力腐蚀裂纹以及再热裂纹产生的原因进行了详细分析,确定了SA738Gr.B钢焊缝裂纹产生的原因和制定了合理的预防措施,避免裂纹再次产生,为后续工程焊接工艺制定提供了参考。     

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,M3 C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...     

核电用钢SA508Gr.4N两段式本构模型的建立及管板终锻火次模拟

采用新一代核电材料SA508Gr. 4N钢的真应力-真应变数据,建立了该材料基于物象的温度、应变及应变速率的两段式流变应力本构模型,引入了相关系数R及平均相对误差AARE,验证本构模型的预测能力,发现相关系数和平均相对误差分别为0. 9915和5. 06%。采用该本构模型进行二次开发,基于Fortran语言编写子程序嵌入DEFORM软件,结合SA508Gr. 4N钢随温度变化的热导率及比热容等实测热物性参数,对核电关键零件管板大锻件的关键终锻火次,包括平锤头展宽、压平凸台及旋转压实3个子工艺进行了系统模拟,分析了在不同工艺参数下,热锻成形过程中的锻件温度场、应力场、等效应变场及最终成形性能,最后得到了合理的锻造工艺方案。     

核电SA508-3钢焊接连续冷却转变曲线的分析

针对首次应用到核电上的SA508-3钢,在Gleeblei500D热模拟机上,采用膨胀法测定了SH-CCT曲线,获得了焊接工艺特征参数t8/5从3.75～20 000 s范围内的焊接热影响区组织变化规律.结果表明,获得全部马氏体相变的冷却时间为15 s,全部贝氏体相变的冷却时间60 8＜t8/5≤3 000 s,全部铁素体和珠光体相变的冷却时间为6000 s;当t8/5≤100 s时,焊接热影响区硬度高于350 HV,存在淬硬和裂纹敏感性;当t8/5≥20 000 B时,焊接热影响区硬度小于母材硬度,易出现软化现象.