热老化对316LN不锈钢焊缝微观组织和冲击性能的影响

发布时间：2019-09-08 14:29

【摘要】：为研究核电站主管道316LN不锈钢焊缝的热老化,开展了316LN不锈钢在400℃下15000h的加速热老化实验。采用TEM和HREM研究热老化后焊缝微观组织演变,利用冲击实验测定不同热老化时间下焊缝夏比冲击性能;以夏比冲击功作为热老化脆化参量,通过拟合法获得了焊缝热老化脆化动力学公式,利用热老化动力学公式预测焊缝在实际运行温度下服役60年内的夏比冲击功变化。结果表明:经1000h热老化后焊缝中的铁素体已经发生了调幅分解,形成了富Fe的α相和富Cr的α′相,同时在铁素体内析出了G相;焊缝中铁素体调幅分解和G相析出导致焊缝冲击功随时间延长而不断下降;夏比冲击功预测结果显示在运行25年内冲击功下降较快,随后的运行过程中下降过程趋缓。
【图文】：

不锈钢焊缝,蠕虫状,针状铁素体,铁素体

０００ｈ。表１３１６ＬＮ母材和ＳＳ３１６Ｌ焊丝化学成分（质量分数／％）Ｔａｂｌｅ１Ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆ３１６ＬＮｂａｓｅｍｅｔａｌａｎｄＳＳ３１６ＬＮｆｉｌｌｅｒｗｉｒｅ（ｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎ／％）ＳｔｅｅｌＣｒＮｉＭｎＳｉＭｏＣＮＰＳＦｅ３１６ＬＮ１８．５０１２．３５１．９００．４５２．８５０．０１５０．１３００．０２００．０１５ＢａｌＳＳ３１６Ｌ１８．２４１２．０５１．７００．４０２．４９０．０１００．０３７０．０１３０．０１０Ｂａｌ图１３１６ＬＮ不锈钢焊缝显微组织（ａ）蠕虫状铁素体；（ｂ）针状铁素体Ｆｉｇ．１Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｔｙｐｅ３１６ＬＮｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｗｅｌｄ（ａ）ｖｅｒｍｉｃｕｌａｒｆｅｒｒｉｔｅ；（ｂ）ａｃｉｃｕｌａｒｆｅｒｒｉｔｅ图２夏比冲击样品示意图Ｆｉｇ．２ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｓｈｏｗｉｎｇｔｈｅＣｈａｒｐｙｉｍｐａｃｔｓｐｅｃｉｍｅｎ１．３组织及性能测试采用ＴｅｃｎａｉＧ２Ｆ２０Ｓ－ＴＷＩＮ型透射电镜（ＴＥＭ）观察热老化３１６ＬＮ焊缝微观组织演变，ＴＥＭ样品的制备过程如下：首先将热老化前后焊缝研磨制成０．０８ｍｍ厚薄片，然后电解双喷至穿孔。双喷液体积比为硫酸∶甲醇＝１∶４，电压为２０Ｖ，温度为１０℃。从热老化后的焊接接头上切取标准的夏比冲击样品（图２），，测量在不同热老化时间后焊缝的室温冲击性能，采用扫描电镜（ＳＥＭ）观察冲击试样断口形貌。２结果与分析２．１微观组织图３为３１６ＬＮ不锈钢焊缝原始态以及４００℃分别２６

示意图,样品,示意图,热老化

ｉＭｏＣＮＰＳＦｅ３１６ＬＮ１８．５０１２．３５１．９００．４５２．８５０．０１５０．１３００．０２００．０１５ＢａｌＳＳ３１６Ｌ１８．２４１２．０５１．７００．４０２．４９０．０１００．０３７０．０１３０．０１０Ｂａｌ图１３１６ＬＮ不锈钢焊缝显微组织（ａ）蠕虫状铁素体；（ｂ）针状铁素体Ｆｉｇ．１Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｔｙｐｅ３１６ＬＮｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｗｅｌｄ（ａ）ｖｅｒｍｉｃｕｌａｒｆｅｒｒｉｔｅ；（ｂ）ａｃｉｃｕｌａｒｆｅｒｒｉｔｅ图２夏比冲击样品示意图Ｆｉｇ．２ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｓｈｏｗｉｎｇｔｈｅＣｈａｒｐｙｉｍｐａｃｔｓｐｅｃｉｍｅｎ１．３组织及性能测试采用ＴｅｃｎａｉＧ２Ｆ２０Ｓ－ＴＷＩＮ型透射电镜（ＴＥＭ）观察热老化３１６ＬＮ焊缝微观组织演变，ＴＥＭ样品的制备过程如下：首先将热老化前后焊缝研磨制成０．０８ｍｍ厚薄片，然后电解双喷至穿孔。双喷液体积比为硫酸∶甲醇＝１∶４，电压为２０Ｖ，温度为１０℃。从热老化后的焊接接头上切取标准的夏比冲击样品（图２），测量在不同热老化时间后焊缝的室温冲击性能，采用扫描电镜（ＳＥＭ）观察冲击试样断口形貌。２结果与分析２．１微观组织图３为３１６ＬＮ不锈钢焊缝原始态以及４００℃分别２６
【作者单位】：中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室;
【基金】：国家科技重大专项项目(2011ZX06004-002)
【分类号】：TG142.71

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