508-ⅢB低合金钢TIG焊工艺及熔池冶金行为的研究
发布时间：2021-12-31 03:35
在能源日益枯竭的今天,核能作为清洁能源在能源领域具有广阔的使用价值。核岛一回路设备是压水堆核动力装置的核心,而SA508低合金钢凭借优异的性能被广泛用于反应堆压力容器的制造。制造反应堆核一级设备需要用到大量的焊材,其中低合金钢焊材主要用于一回路系统主设备主承压焊缝的焊接。目前国内可用于制造核压力容器的成熟焊材主要集中在手工电弧焊焊条和埋弧焊焊丝上,而可用于钨极氩弧焊的焊丝主要还依赖进口,加上上述两种类型焊缝的低温冲击韧性很难达到150J,因此在关键设备制造问题上,研发具有自主产权且性能稳定的钨极氩弧焊低合金钢焊丝具有重要的意义。本文采用四个不同热输入条件对508-ⅢB低合金钢TIG焊丝进行熔敷金属试验,均获得高强、低温韧性优良且稳定的性能指标,并从热力学的角度研究第二相的析出过程,并分析析出相类型以及分布规律。研究发现:三种合金成分熔敷金属析出相的类型一致,均为合金渗碳体和（Ti,Nb）C,未发现有氮化物存在,其中析出相TiC先在奥氏体固相温度区间析出,然后NbC以初生TiC相为核心在其周围析出长大。随着热输入增大,析出相强化效果减弱。研究了热输入的变化对夹杂物形核的冶金过程以及夹杂物...
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 核级低合金钢发展现状
1.2.1 国外核级低合金钢发展现状
1.2.2 国内核级低合金钢发展现状
1.2.3 核级低合金钢的合金成分和力学性能
1.3 反应堆用钢的焊接材料及焊接方法
1.3.1 反应堆压力容器用钢的焊接材料
1.3.2 反应堆压力容器用钢的焊接工艺
1.3.3 焊接的常见问题和难点
1.4 论文的研究目的和内容
第2章 试验材料和方法
2.1 试验材料
2.1.1 焊接试板
2.1.2 焊接材料
2.2 试验方法
2.2.1 熔敷金属焊接试验
2.2.2 熔敷金属化学成分检测
2.2.3 焊后热处理试验
2.3 显微组织观察和断口形貌分析
2.3.1 光学显微镜(OM)组织分析
2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)分析
2.3.3 电子背散射技术(EBSD)分析
2.3.4 透射电子显微镜(TEM)分析
2.3.5 Aspex Explorer夹杂物分析
2.4 力学性能分析
2.4.1 拉伸试验
2.4.2 冲击试验
2.4.3 弯曲试验
2.4.4 硬度试验
第3章 熔敷金属析出物和夹杂物研究
3.1 熔敷金属的化学成分
3.2 析出物热力学计算
3.2.1 固液相线计算
3.2.2 析出相的液相热力学计算
3.2.3 凝固前沿热力学计算
3.2.4 固相热力学计算
3.3 熔敷金属析出物种类
3.3.1 晶界析出
3.3.2 晶内析出
3.4 第二相尺寸变化和分布情况
3.4.1 第二相尺寸的变化趋势
3.4.2 第二相颗粒的分布规律
3.5 第二相强韧化机理分析
3.5.1 细晶强化
3.5.2 沉淀强化
3.5.3 韧性机理
3.6 夹杂物种类和尺寸变化
3.6.1 夹杂物种类
3.6.2 夹杂物尺寸的变化
3.7 本章小结
第4章 焊接热输入熔敷金属组织及力学性能的影响
4.1 不同热输入条件下的宏观金相
4.2 焊接热输入对熔敷金属组织的影响
4.2.1 热输入对显微组织的影响
4.2.2 热输入对晶粒分布和晶界取向的影响
4.3 焊接热输入对熔敷金属力学性能的影响
4.3.1 热输入对熔敷金属拉伸性能的影响
4.3.2 热输入对熔敷金属弯曲性能的影响
4.3.3 热输入对熔敷金属硬度的影响
4.3.4 热输入对熔敷金属冲击韧性的影响
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]船用低温钢的冲击断裂行为及韧脆转变温度曲线分析[J]. 褚峰,张靖,陆春洁,岑风. 中国测试. 2018(09)
[2]AP1000非能动三代核电技术及工程进展[J]. 颜岩,程应社,程昭. 中国核电. 2018(02)
[3]国家发改委发布《电力发展“十三五”规划（2016-2020年）》[J]. 本刊讯. 电力与能源. 2016(06)
[4]热输入量对一种新型药芯焊丝熔敷金属组织及冲击韧性的影响[J]. 宋峰雨,李艳梅,王平,朱伏先. 金属学报. 2016(07)
[5]核压力容器用SA508-4N钢的奥氏体晶粒长大行为[J]. 何西扣,刘正东,杨志强,王小彬,方才顺. 金属热处理. 2016(06)
[6]Relationship between Crystal Structure of Inclusions and Formation of Acicular Ferrites[J]. Zhi-min CUI,Li-guang ZHU,Yuan-liang LI,Qing-jun ZHANG,Chun-liang YAN,Wen-ling MO. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2016(06)
[7]低合金钢热丝TIG焊技术研究[J]. 张忠海,辛宇. 机械工程师. 2015(12)
[8]Ni-Cr-Fe合金690在压水堆核级承压设备中的应用[J]. 郑东宏,王仕航,吕俊娥,王江涛,张培敬. 压力容器. 2015(09)
[9]百万千瓦级机组核反应堆压力容器焊接监造[J]. 刘国徽,李进. 焊接技术. 2015(02)
[10]核电SA508-3钢研究进展[J]. 张文广,李茂林,郭德朋,焦殿辉,张跃. 热加工工艺. 2014(16)
博士论文
[1]600MPa级高强钢筋用钢成分与控冷工艺的研究[D]. 张婧.北京科技大学 2016
[2]微合金钢铸坯第二相析出行为及表层组织演变研究[D]. 马范军.重庆大学 2010
[3]微合金钢焊缝金属中针状铁素体形成机理的研究[D]. 张德勤.天津大学 2000
硕士论文
[1]核岛主设备安全端焊接工艺应用研究[D]. 王苗苗.华南理工大学 2017
[2]核反应堆压力容器用钢及其结构的断裂韧性研究[D]. 余美芳.天津大学 2016
[3]6A02铝合金板材热成形—淬火一体化工艺强化机理研究[D]. 凡晓波.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3559544
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 核级低合金钢发展现状
1.2.1 国外核级低合金钢发展现状
1.2.2 国内核级低合金钢发展现状
1.2.3 核级低合金钢的合金成分和力学性能
1.3 反应堆用钢的焊接材料及焊接方法
1.3.1 反应堆压力容器用钢的焊接材料
1.3.2 反应堆压力容器用钢的焊接工艺
1.3.3 焊接的常见问题和难点
1.4 论文的研究目的和内容
第2章 试验材料和方法
2.1 试验材料
2.1.1 焊接试板
2.1.2 焊接材料
2.2 试验方法
2.2.1 熔敷金属焊接试验
2.2.2 熔敷金属化学成分检测
2.2.3 焊后热处理试验
2.3 显微组织观察和断口形貌分析
2.3.1 光学显微镜(OM)组织分析
2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)分析
2.3.3 电子背散射技术(EBSD)分析
2.3.4 透射电子显微镜(TEM)分析
2.3.5 Aspex Explorer夹杂物分析
2.4 力学性能分析
2.4.1 拉伸试验
2.4.2 冲击试验
2.4.3 弯曲试验
2.4.4 硬度试验
第3章 熔敷金属析出物和夹杂物研究
3.1 熔敷金属的化学成分
3.2 析出物热力学计算
3.2.1 固液相线计算
3.2.2 析出相的液相热力学计算
3.2.3 凝固前沿热力学计算
3.2.4 固相热力学计算
3.3 熔敷金属析出物种类
3.3.1 晶界析出
3.3.2 晶内析出
3.4 第二相尺寸变化和分布情况
3.4.1 第二相尺寸的变化趋势
3.4.2 第二相颗粒的分布规律
3.5 第二相强韧化机理分析
3.5.1 细晶强化
3.5.2 沉淀强化
3.5.3 韧性机理
3.6 夹杂物种类和尺寸变化
3.6.1 夹杂物种类
3.6.2 夹杂物尺寸的变化
3.7 本章小结
第4章 焊接热输入熔敷金属组织及力学性能的影响
4.1 不同热输入条件下的宏观金相
4.2 焊接热输入对熔敷金属组织的影响
4.2.1 热输入对显微组织的影响
4.2.2 热输入对晶粒分布和晶界取向的影响
4.3 焊接热输入对熔敷金属力学性能的影响
4.3.1 热输入对熔敷金属拉伸性能的影响
4.3.2 热输入对熔敷金属弯曲性能的影响
4.3.3 热输入对熔敷金属硬度的影响
4.3.4 热输入对熔敷金属冲击韧性的影响
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]船用低温钢的冲击断裂行为及韧脆转变温度曲线分析[J]. 褚峰,张靖,陆春洁,岑风. 中国测试. 2018(09)
[2]AP1000非能动三代核电技术及工程进展[J]. 颜岩,程应社,程昭. 中国核电. 2018(02)
[3]国家发改委发布《电力发展“十三五”规划（2016-2020年）》[J]. 本刊讯. 电力与能源. 2016(06)
[4]热输入量对一种新型药芯焊丝熔敷金属组织及冲击韧性的影响[J]. 宋峰雨,李艳梅,王平,朱伏先. 金属学报. 2016(07)
[5]核压力容器用SA508-4N钢的奥氏体晶粒长大行为[J]. 何西扣,刘正东,杨志强,王小彬,方才顺. 金属热处理. 2016(06)
[6]Relationship between Crystal Structure of Inclusions and Formation of Acicular Ferrites[J]. Zhi-min CUI,Li-guang ZHU,Yuan-liang LI,Qing-jun ZHANG,Chun-liang YAN,Wen-ling MO. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2016(06)
[7]低合金钢热丝TIG焊技术研究[J]. 张忠海,辛宇. 机械工程师. 2015(12)
[8]Ni-Cr-Fe合金690在压水堆核级承压设备中的应用[J]. 郑东宏,王仕航,吕俊娥,王江涛,张培敬. 压力容器. 2015(09)
[9]百万千瓦级机组核反应堆压力容器焊接监造[J]. 刘国徽,李进. 焊接技术. 2015(02)
[10]核电SA508-3钢研究进展[J]. 张文广,李茂林,郭德朋,焦殿辉,张跃. 热加工工艺. 2014(16)
博士论文
[1]600MPa级高强钢筋用钢成分与控冷工艺的研究[D]. 张婧.北京科技大学 2016
[2]微合金钢铸坯第二相析出行为及表层组织演变研究[D]. 马范军.重庆大学 2010
[3]微合金钢焊缝金属中针状铁素体形成机理的研究[D]. 张德勤.天津大学 2000
硕士论文
[1]核岛主设备安全端焊接工艺应用研究[D]. 王苗苗.华南理工大学 2017
[2]核反应堆压力容器用钢及其结构的断裂韧性研究[D]. 余美芳.天津大学 2016
[3]6A02铝合金板材热成形—淬火一体化工艺强化机理研究[D]. 凡晓波.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3559544
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3559544.html
