超级双相不锈钢SAF2507焊接热模拟组织耐蚀性研究

发布时间：2017-09-20 21:34

  本文关键词：超级双相不锈钢SAF2507焊接热模拟组织耐蚀性研究

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【摘要】：双相不锈钢,作为不锈钢家族中一个重要的分支,将无与伦比的耐蚀性和较高的抗拉强度有机地结合于一身,长久以来在造船业、化学工业、建筑行业、海水淡化工业、石油和天然气工业等高强度和高耐蚀性需求的领域中占有重要地位。尤其是近年来开发的新型双相不锈钢钢种,更是因其高性价比和高性能等优点,逐步取代奥氏体不锈钢和镍基合金的势头越来越明显。双相不锈钢出色的性能完全得益于其合理的合金成分设计、平衡的铁素体与奥氏体的相比例和没有其他有害相的析出。但是在双相不锈钢的焊接过程时,这种快速加热和急速冷却的过程总是会导致热影响区处的相比例偏离平衡位置,不适当的热输入也会造成一些有害的金属间化合物如Cr2N、σ、χ、M23C6等析出,进而降低热影响区处的耐蚀性,成为SCC裂纹扩展的源头。同时,作为双相不锈钢焊接接头最容易出现问题的高温热影响区(HTHAZ)而言,焊接时的快速变温过程与距热源中心的距离的远近对高温HAZ的显微组织的转变和形貌也会产生影响。研究了SAF2507焊接时组织的变化过程与耐蚀性之间的联系,具有重要的理论价值,为实际的生产应用与研究提供有力的依据。首先,论文采用热模拟方法对SAF2507超级双相不锈钢HAZ的组织进行模拟。利用Gleeble-3800热模拟机分别研究了热输入在0.80 kJ/mm、1.14 kJ/mm、1.60 kJ/mm、1.98 kJ/mm、2.53 kJ/mm、3.60 kJ/mm时组织的转变行为以及与耐蚀性之间的关系。结果表明,随着模拟高温HAZ上的热输入不断增加,三种形貌的奥氏体会从铁素体的晶界处和晶内析出。3.60 kJ/mm的热输入时,在δ和γ的相界边缘处会形成颗粒状的χ相。通过RPEN指数的计算结果表明组织中的奥氏体比铁素体具有更高的耐点蚀能力。热输入的增加,更多奥氏体的转变可改善模拟热影响区组织整体的耐蚀性,但是在热输入为3.60 kJ/mm时析出的χ相削弱了组织上由奥氏体含量增加而提高的耐蚀性。其次,分别采用0.80 kJ/mm、1.60 kJ/mm、3.60 kJ/mm三种热输入进行单道焊、二道焊和三道焊模拟。研究了这三种热输入时焊接热循环次数对组织的形貌和尺寸变化的影响,及对奥氏体含量和析出相的影响规律。利用电化学方法测定了焊接热循环次数与耐蚀性的关系。研究结果表明,在三种热输入条件下,热循环次数的增加,奥氏体的含量均有明显的升高。在热输入为0.80 kJ/mm的条件下,经过三次热循环后模拟高温HAZ奥氏体的含量达到50%,而热输入是1.60 kJ/mm的条件下仅需两次模拟焊接热循环即可达到。在热输入是3.60 kJ/mm的条件下时,仅仅1次热循环后模拟焊接HAZ上的奥氏体含量便超过50%。在3.60 kJ/mm热输入条件下,析出相的数量也随着热循环的次数增加而增多。电化学测试结果表明,热输入在0.80 kJ/mm和1.60 kJ/mm的条件下时增加焊接热循环次数可提高耐蚀性。但是在热输入在3.60 kJ/mm的条件中时,耐蚀性随着模拟焊接过程中热循环次数的增加而降低。
【关键词】：超级双相不锈钢 焊接热影响区 析出相 相比例 耐蚀性
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG457.11
【目录】：

• 中文摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 引言9-27
• 1.1 课题的研究背景与意义9-10
• 1.2 双相不锈钢概述10-13
• 1.2.1 双相不锈钢的历史10-11
• 1.2.2 双相不锈钢发展现状与未来发展趋势11-13
• 1.3 双相不锈钢的组织转变与焊接性13-18
• 1.3.1 双相不锈钢的组织转变13-15
• 1.3.2 双相不锈钢的焊接性15-18
• 1.4 双相不锈钢的腐蚀18-21
• 1.4.1 点蚀18-20
• 1.4.2 晶间腐蚀20-21
• 1.5 超级双相不锈钢SAF2507简介21-25
• 1.5.1 化学成分和微观组织21-22
• 1.5.2 SAF2507的力学性能和耐蚀性22-24
• 1.5.3 SAF2507的焊接工艺24-25
• 1.6 本课题的研究内容与技术路线25-27
• 1.6.1 研究内容25
• 1.6.2 技术路线25-27
• 第二章 试验方法和设备27-35
• 2.1 试验材料27
• 2.2 热模拟试验27-29
• 2.3 电化学试验29-31
• 2.3.1 动电位极化曲线30-31
• 2.3.2 电化学阻抗谱31
• 2.4 组织分析表征31-35
• 2.4.1 金相组织观察31-32
• 2.4.2 析出相观察32-33
• 2.4.3 微区成分分析33
• 2.4.4 相比例的测定33-35
• 第三章 焊接热输入对HAZ耐蚀性的影响规律研究35-47
• 3.1 模拟焊接热影响区的参数选择35-36
• 3.2 不同热输入的组织转变规律36-40
• 3.2.1 组织转变点36-38
• 3.2.2 析出相38-39
• 3.2.3 相比例39-40
• 3.2.4 合金元素在两相间的分配40
• 3.3 不同热输入的耐蚀性分析40-45
• 3.3.1 PREN值40-41
• 3.3.2 循环伏安极化曲线41-44
• 3.3.3 交流阻抗谱44-45
• 3.4 小结45-47
• 第四章 多次热循环对热影响区组织转变及耐蚀性的影响规律47-65
• 4.1 低热输入时多次热循环对耐蚀性的影响47-54
• 4.1.1 微观组织的转变特点48-51
• 4.1.2 耐蚀性的变化规律51-54
• 4.2 中等热输入时多次热循环与耐蚀性的关系54-57
• 4.2.1 多次热循环对微观组织的影响54-56
• 4.2.2 多次热循环对耐蚀性的变化规律56-57
• 4.3 高热输入时多次热循环与耐蚀性的关系57-64
• 4.3.1 多次热循环对微观组织的变化规律58-61
• 4.3.2 微观组织与耐蚀性的关系61-64
• 4.4 小结64-65
• 第五章 结论65-67
• 参考文献67-73
• 致谢73-74
• 攻读学位期间发表的学术论文74-75

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