核电汽轮机焊接转子接头应力腐蚀开裂行为的研究

发布时间：2018-04-17 17:35

  本文选题：焊接转子接头 + 应力腐蚀开裂　； 参考：《华东理工大学》2017年博士论文

【摘要】：焊接转子因其具有结构紧凑、锻件小易于制造等优势,成为大容量核电汽轮机转子制造的发展趋势。然而焊接转子焊接接头中存在成分差异以及不均匀的组织和力学性能,使其在主蒸汽参数低、蒸汽湿度大的核电低压汽轮机中有发生应力腐蚀开裂(SCC)的风险。本文按照应力腐蚀开裂的发展过程,即腐蚀坑的形成、腐蚀坑向裂纹转变和腐蚀裂纹的扩展三个阶段,对核电低压汽轮机焊接转子Cr-Ni-Mo-V钢焊接接头在180℃、3.5wt.%NaCl溶液中的应力腐蚀开裂行为展开研究。研究内容包括焊接转子接头中的母材、焊缝和热影响区的腐蚀坑形成机理以及分布演变模型;焊接接头中腐蚀裂纹萌生最敏感区域以及应力和应变对裂纹萌生机理的影响;焊接接头热影响区中的裂纹扩展行为等。主要结论如下。(1)转子钢焊接接头中的冶金不连续导致的电偶效应对接头不同区域的腐蚀坑密度产生了显著影响。另外,母材和焊缝中的腐蚀坑萌生和长大机理不同,前者大多在研磨加工缺陷或局部沟槽中萌生,并沿着研磨方向长大或融合形成不规则形状的腐蚀坑,后者先在表面杂质边缘-基体界面处优先腐蚀产生微缝隙,成为敏感区域,最终形成离散且近似半球形的腐蚀坑。基于不同的形成机理,建立了适用于母材和焊缝的腐蚀坑深度演变模型。(2)转子钢焊接接头中,应力和应变主导的腐蚀开裂会分别产生不同的裂纹萌生机理。应力主导的腐蚀开裂在表面先形成腐蚀坑,腐蚀坑中局部严苛的腐蚀环境和应力集中共同作用,促使裂纹在腐蚀坑中萌生;而应变主导的腐蚀开裂没有形成腐蚀坑,在动态应变条件下,局部应变直接破坏表面的氧化膜,在氧化膜上形成缝隙,溶液经过缝隙进入并与基体金属接触,最终萌生微裂纹。这种差异性进而影响了焊接接头中的断裂位置,应力腐蚀开裂最敏感的区域在邻近熔合线的热影响区中,而应变主导的腐蚀开裂断裂位置在强度最低的焊缝中。(3)对开裂敏感性最大的热影响区进行研究时发现,在热影响区中扩展的SCC裂纹向靠近熔合线的较硬区或强度较大区域偏折。进一步分析表明,这是力学性能和电化学活性共同导致的结果。首次在研究应力腐蚀裂纹偏折行为中纳入裂尖拘束效应,阐明了临界裂尖应力三轴度和裂尖面外拘束对热影响区中裂纹偏折的驱动作用。
[Abstract]:Welding rotor has become the development trend of large capacity nuclear turbine rotor manufacturing because of its advantages such as compact structure and small forgings.However, there are differences in composition and uneven microstructure and mechanical properties in welded rotor welded joints, which results in the risk of stress corrosion cracking (SCC) in nuclear low pressure steam turbines with low main steam parameters and high steam humidity.In this paper, according to the development process of stress corrosion cracking, there are three stages: the formation of corrosion pits, the transformation from corrosion pits to cracks, and the propagation of corrosion cracks.The stress corrosion cracking behavior of welded Cr-Ni-Mo-V steel joints of low pressure steam turbine rotor in 180 鈩，

本文编号：1764585