核電設(shè)備典型鎳基合金焊接接頭力學(xué)性能評(píng)定及焊縫金屬熱裂紋敏感性分析

核電設(shè)備典型鎳基合金焊接接頭力學(xué)性能評(píng)定及焊縫金屬熱裂紋敏感性分析上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文核電設(shè)備典型鐐基合金焊接接頭力學(xué)性能評(píng)定及焊縫金屬熱裂紋敏感性分析姓名：張茂龍申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別:碩士專業(yè):材料加工工程指導(dǎo)教師:陸?zhàn)?牛明安20030301海交通夫?qū)W碩士論文核電設(shè)備典型鐐基合金焊接接頭力學(xué)性能評(píng)定及焊縫金屬熱裂紋敏感性分析摘要本文以秦.二期核電站反應(yīng)堆壓力容器接管一安全端異種金屬鐐基合金接頭焊接為背景。秦山二期核電站反應(yīng)堆壓力容器，是我國制造的首臺(tái)級(jí)的反應(yīng)堆壓力容器，其中的鐐基合金部件及合金系統(tǒng)，有關(guān)的鐐基合金焊接材料均采用了合金系統(tǒng)材料應(yīng)用于反應(yīng)堆壓力容器在國內(nèi)是首次。其接管一安全端異種金屬鎳基合金焊接,即帶有不銹鋼堆焊層的低合金鋼和不銹鋼之間的焊接，一直是反應(yīng)堆壓力容器焊接巾最大難點(diǎn)之一，主要問題依然是微裂紋和力學(xué)性能塑性下降。本課題結(jié)合秦山二期核電站反應(yīng)堆壓力容器的制造，在產(chǎn)品接管一安全端異種金屬接頭實(shí)施焊接前，通過試驗(yàn)分析研究以明確焊縫金屬中產(chǎn)生裂紋和塑性下降的原因和影響因素，以優(yōu)化焊接一藝參數(shù)。本文主要進(jìn)行了如下幾方面工作:討論了鎳基合金焊接的幾個(gè)主要問題，即焊接熱裂紋、焊縫巾氣孔和焊縫金屬塑性下降等，對(duì)熱裂紋產(chǎn)生的機(jī)理、鎳基合金熱裂敏感性較強(qiáng)、易產(chǎn)生氣幣塑性下降的原因作了初步的討論。進(jìn)行了焊縫金屬性能試驗(yàn),就所選用的焊接材料和確定的自動(dòng)脈沖氬弧焊工藝進(jìn)行堆焊、板對(duì)接和管子對(duì)接焊接對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)焊縫金屬的金力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論。對(duì)出現(xiàn)的問題:焊縫中的微裂紋、氣孔和焊縫金屬塑性彳足就其產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，探討焊接材料化學(xué)成分和焊接工藝參數(shù)等條件對(duì)其的影響程度。對(duì)合金焊接熱裂紋敏感性進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)。進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，完全模擬反應(yīng)堆雎力容器接管一安全端異種金屬接頭的結(jié)構(gòu)特征和焊接條件,制備和焊接試件。在焊縫金屬性能試驗(yàn)和分析的基礎(chǔ)上，為降低熱裂紋、氣孔敏感性，減少焊縫金屬塑性下降量，提山優(yōu)化的焊接工藝參數(shù)和輔助工藝措施。對(duì)焊接完成后的試件焊接接頭、焊縫金屬的理化和力學(xué)性能按反應(yīng)堆壓力容器技術(shù)條件的相應(yīng)要求進(jìn)行全面的評(píng)定。通過試驗(yàn)和分析，本文對(duì)焊接材料化學(xué)成分、工藝參數(shù)和輔助工藝措施等因素對(duì)合金焊接性的影響程度作了初步的分析研究。對(duì)反應(yīng)堆壓力容器接管一安全端接頭鎳基合金焊接提出了一套完整的優(yōu)化工藝，有效地解決了焊接熱裂紋、氣孔和焊縫金屬塑海交通人學(xué)碩二:論文性降低等問題，對(duì)反應(yīng)堆壓力容器的制造提供了技術(shù)保障。關(guān)鍵詞:鎳基合金，焊接，力學(xué)性能,熱裂紋海交通大學(xué)碩士論文.？,..海交通人學(xué)碩士論文上海交通大學(xué)上海父逋大罕學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明:所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究:作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到奉聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：夯濃礦日期:伽文年弓月日上海交通大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交淪文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)上海交通大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)亍檢索，可以采朋影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存年匯編本學(xué)位論文。保密函在弓年解密后適川木授權(quán)書。本學(xué)位論文屬丁不保密口。請(qǐng)?jiān)谝远熆騼?nèi)打“"”丈簽釔學(xué)位酗竹青指導(dǎo)教師簽名辛德屹誚8日期巾年月出湘每乍,日期：了月曠日海交通大學(xué)學(xué)位淪文答辯決議書所以，，利【再捌料棚瑗張茂龍與、論艾題瘕電餡安型錳瑾臺(tái)主輯援礁愛力等飪自評(píng)足硬婢疆重屆投裂更敞密慳萄、電爸娜日姘地卻孵崩支逋大髻瓶飪弘主氈鯔委員會(huì)成員姓名學(xué)位職稱簽乞承援汪醚毒土向炙通太嘻可遺哞撇.上喝乏通氣尋姚萄穗哪、每日髭局工向鋸IX廠稻阪玄司多杉;照儆毛蛸殳遁久孳拗受力,薹評(píng)語豐..次議：訖.殳從泰山二鞠8*姚礁醫(yī)力涪強(qiáng)鐫嚆/安璽瑞尋科生屬饒甚莒盤氣雉件下酌諷舷仟腰酸擬毋遭行礙癌力學(xué)程毹幺凸氣足，升長刷倒？“城駕斛療糾姐氣象舛下瑤癯崩泌拍伍硬煽晌因熹。記心研艽攻呆對(duì)償'嬲啼徽癢為髻辯牢糨乏痛楚，缸呈知日日，舒銣獅芻銘也地僅刪列'】趣？8||正表決結(jié)果：,,識(shí)迫，答辯委員會(huì)主席2建峰。簽名，海交通人學(xué)碩二論文第一章緒論第一章緒論.研究背景和目的材料、能源和信息是現(xiàn)代科技發(fā)展的三大支柱,而能源是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ),是國民經(jīng)濟(jì)的攘礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。在新能源的兀發(fā)中，核能是比較現(xiàn)實(shí)的選擇之?,核能將成為二一世紀(jì)主要的能源，人們已普遍認(rèn)為，核能是一種安全、可靠、經(jīng)濟(jì)和清潔的能源，符合可持續(xù)發(fā)展的方向。核電站是核能和平利用的主要途徑,壓水堆核電站是世界上技術(shù)相對(duì)最成熟的反應(yīng)堆。壓水堆核電站的核島中三人主設(shè)備:反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器和穩(wěn)壓器包含三大捌料系統(tǒng)，劉低臺(tái)會(huì)高強(qiáng)鋼,/鍛件和鍘板，超低碳奧氏體不/等鍛銹鋼///鍛件和管材，以及鎳基合余件和管材。對(duì)這些材料接頭或堆蟬層和隔離層的焊接/堆焊，同樣包括上述三類合金系統(tǒng)的焊接材料,其中不銹鋼再“吒合金鍘之【、鎳基合會(huì)與不銹鋼或低合會(huì)鍘之間異彳金屬接頭鎳』點(diǎn)合金烀接足炎復(fù)雜、要求離、難度火的技術(shù)，某些焊接悶題到日也朱能很好解決。任核電站的運(yùn)仃過程,，這些焊接接頭承受腐蝕、高溫、高壓、中子輻照和疲勞載衙的作用，在穴水和事故狀態(tài)還承受沖擊載荷和腐蝕應(yīng)力的作川，’籃求絕對(duì)。奠今稚：。鎳基龠金其有良好的高溫性能、抗腐蝕晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕等性能、抗高溫蠕變性能、抗疲勞性能、抗中了輻照性能及介于低合會(huì)鋼和不銹鋼之間的熱膨脹系數(shù)，被應(yīng)用二不銹鋼與低合金鋼之剛過渡連接焊接材料、蒸汽發(fā)生器的形換熱管、反應(yīng)堆壓力容器的管庸及中子測量管座等關(guān)鍵部位。早期核電站主設(shè)備應(yīng)用的鎳基合盒主要為和合會(huì)系統(tǒng)，從二十世紀(jì)八糾。C初切始，【在。II塑核。'的在役檢查中，發(fā)現(xiàn)上述合金系統(tǒng)的部件和焊縫存在不少的應(yīng)力描蝕裂紋。分析研究后認(rèn)為和鎳躲臺(tái)；：材料本身的合金系統(tǒng)有莢,所以從此以后，新建的核電站主設(shè)備巾的鎳基合金更改抗應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)良的合盒系統(tǒng)，一二種利料的化學(xué)成分見表.。早期焊接材料采用的足合盒系統(tǒng)焊接材料,二十世紀(jì)八十年代后期美國公司首先”發(fā)了出了使合于合金系統(tǒng)的核級(jí)專用焊接材料。系統(tǒng)鎳基合會(huì)，含碳量低，銘含量高，具有出色的抗各種水介質(zhì)和高溫氣氛腐蝕的性能，在高溫水環(huán)境中，表現(xiàn)出腐蝕率低和優(yōu)良的抗應(yīng)力腐蝕性能，這花是核電設(shè)備所期盼的;除此之外，還有強(qiáng)度高、冶會(huì)穩(wěn)定性好和加工工藝性合適等特點(diǎn)。實(shí)踐表明，通過?定的’藝措施，材料本身，以達(dá)到較好的焊接性，但是具有合會(huì)系統(tǒng)的焊利焊接時(shí),仍然存在眾所周知的問題:第一章緒論上海變通大學(xué)碩:論文表鎳基合金化學(xué)成分首先焊縫中易產(chǎn)生裂紋和微裂紋熱裂紋;其次大厚度異種金屬接頭鎳基合金焊縫金屬延伸率出現(xiàn)降，第三就是焊縫對(duì)氣孔敏感性較大。特別是焊縫中的微裂紋問題和焊縫金屬延伸率下降問題,一直是困繞焊接方面的難題。有關(guān)文獻(xiàn)介紹中，合盒系統(tǒng)焊縫的抗熱裂紋能力較好，其熱裂紋敏感性要比材料低。但是，如果焊縫成分控制不好，或者焊接二:藝未進(jìn)行優(yōu)化，裂紋發(fā)生的概率依然會(huì)很高，同時(shí),焊縫會(huì)屬力學(xué)性能特別是拉伸延伸率和斷面收縮率的裕度較低。秦山二期核電站反應(yīng)堆壓力容器中接頭結(jié)構(gòu)見圖一鎳基合金部件及有關(guān)圖一】反席堆壓力容器平??接管一安全端接頭結(jié)構(gòu)簡倒.上海交通學(xué)碩論文第一帝緒論合命系統(tǒng)，其中接管一安全端異種金的鎳基合會(huì)焊接材料均采川了屬鎳基合會(huì)焊接.即帶有不銹鋼堆焊層的低合盒鋼和不銹鋼之間的焊接，一直是反應(yīng)堆壓力容器焊接中最大難點(diǎn)之一，主要問題依然是微裂紋和力學(xué)性能下降。在制造前期鎳基合盒的焊接試驗(yàn)中，焊縫中也發(fā)現(xiàn)了少量的微裂紋及焊縫金屬延伸率下降較多,本研究結(jié)合秦山二期核電站反應(yīng)堆壓力容器的制造，在產(chǎn)品接管一安全端異種金屬接頭實(shí)施焊接前，通過試驗(yàn)研究以明確焊縫金屬中產(chǎn)生裂紋和塑性下降的原因和影響因素，列所采用的鎳基合會(huì)焊接材料按產(chǎn)品接頭的結(jié)構(gòu)和技術(shù)條件對(duì)其理化和力學(xué)性能作出全面的評(píng)定,提出合理的焊接工藝方法、焊接規(guī)范參數(shù)和工藝措麓，應(yīng)用于我國酋臺(tái)國產(chǎn)反應(yīng)堆壓力容器接管安全端異種金屬鎳基合會(huì)接頭的焊接，使接頭性能滿足技術(shù)條件的要求。.綜述..結(jié)晶裂紋鎳基合盒焊接熱裂紋主要有結(jié)晶裂紋、液化裂紋和高溫失塑裂紋‘。焊縫?發(fā)現(xiàn)結(jié)晶裂紋和高溫失塑裂紋，其最敏感的是結(jié)晶裂紋。焊縫余屬在結(jié)晶過程中，常情況下，總要經(jīng)歷液態(tài)??液固態(tài)?？同液態(tài)??固態(tài)兒個(gè)階段，在液固態(tài)液相占要部分時(shí)，液桐的流動(dòng)能夠補(bǔ)償結(jié)晶收縮和任何應(yīng)變，也即固相晶體之的間隙能及時(shí)被流動(dòng)的液態(tài)金屬所填充，這樣就把應(yīng)力限制到了很小的值,因而在浚階段不會(huì)形成裂紋。在固液態(tài)固相占主要部分時(shí)，晶體可以交織長合成骨架，局部聯(lián)生，形成封閉的液膜,使少量的液態(tài)余屬主要是低熔點(diǎn)合金的自由流動(dòng)受到限制，這時(shí)塑性形變的基本特點(diǎn)是晶體間的相互移動(dòng)，晶體本身也可能發(fā)生一些變彤。晶體問殘存的液相不易自山流動(dòng)，在拉伸應(yīng)力作用下所產(chǎn)生的微小縫隙都無法充，技品問的液相的流動(dòng)不再能夠減少應(yīng)變,塑性降低到最低,？占們兒乎小能提供機(jī)械力。就可能扮演裂紋源的角色，稍有拉伸應(yīng)力就有產(chǎn)生裂紋的”，能，這個(gè)階段叫做“脆性溫度區(qū)”，即圖上日之川的溫度范圍。。當(dāng)會(huì)屬全鼴凝豇后，它的變形能力又得到迅速提高,很難發(fā)生裂紋。脆性溫度唰△與合金狀態(tài)圖的“有效結(jié)晶溫度區(qū)州△’”存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖。在脆性溫度區(qū)削材料的低塑性或脆化只是形成熱裂紋的條件之一，如無拉伸應(yīng)力引起發(fā)生并達(dá)到一定的應(yīng)變量則不會(huì)產(chǎn)生裂紋。因此,是否產(chǎn)生裂紋，除了與反映金屬本身特性有關(guān)的冶會(huì)因素即胎性溫度區(qū)削△與塑性變形能力。。有關(guān)外，還取決丁力學(xué)因素即會(huì)屬在該區(qū)問內(nèi)隨溫度下降的應(yīng)變發(fā)展情況署。當(dāng)合盒在脆性溫度區(qū)問內(nèi)的應(yīng)變咀直線的斜率增長時(shí)，則其達(dá)到的內(nèi)應(yīng)變量則不會(huì)產(chǎn)生裂紋;如為直線時(shí)，。,必定產(chǎn)生裂紋;如按直線增長，則在黽時(shí)，。？好是產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的臨界條件，稱為臨界應(yīng)變?cè)鲩L率：與材料特性，。訂笑，它綜合地反映了材料結(jié)品裂紋的敏感性。因上海交通大學(xué)碩士論文第一帝緒論的鎳基合金焊接材料均采用了合會(huì)系統(tǒng)，其中接管一安全端異種金屬鎳基合會(huì)焊接，即帶有不銹鋼堆焊層的低合余鋼和不銹鋼之間的焊接，一直是反應(yīng)堆壓力容器焊接中最大難點(diǎn)之一，主要問題依然是微裂紋和力學(xué)性能下降。在制造前期鎳基合金的焊接試驗(yàn)中，焊縫中也發(fā)現(xiàn)了少量的微裂紋及焊縫金屬延伸率下降較多,本研究結(jié)合秦山二期核電站反應(yīng)堆壓力容器的制造，在產(chǎn)品接管一安全端焊縫金屬中產(chǎn)生裂紋異種金屬接頭實(shí)施焊接前，通過試驗(yàn)研究以明確和塑性下降的原因和影響因素，對(duì)所采用的鎳基合余焊接材料按產(chǎn)品接頭的結(jié)構(gòu)和技術(shù)條牛.其理化和力學(xué)性能作出全面的評(píng)定，提出合理的焊接工藝方法、焊接規(guī)范參數(shù)和工藝措麓，應(yīng)用于我國首臺(tái)國產(chǎn)反應(yīng)堆壓力容器接管一安全端異種金屬鎳基合會(huì)接頭的焊接，使接頭性能滿足技術(shù)條件的要求。.綜述.結(jié)晶裂紋鎳基合會(huì)焊接熱裂紋主要有結(jié)晶裂紋、液化裂紋和高溫失塑裂紋”’。焊縫巾發(fā)現(xiàn)結(jié)晶裂紋和高溫失塑裂紋，其最敏感的是結(jié)晶裂紋。焊縫余屬在結(jié)晶過程巾，常情況下，總要經(jīng)歷液態(tài)??液固態(tài)??固液態(tài)??固態(tài)幾個(gè)階段，在液固態(tài)液相占要部分時(shí)，液桐的流動(dòng)能夠補(bǔ)償結(jié)晶收縮和任何應(yīng)變，也即固』臼晶體之的間隙能及時(shí)被流動(dòng)的液念金屬所填充，這樣就把應(yīng)力限制到了很小的值,因而在該階段不會(huì)形成裂紋。在固液態(tài)固相占主要部分時(shí),晶體可以交織長合成骨架，局部聯(lián)生，形成封閉的液膜,使少量的液態(tài)余屬主是低熔點(diǎn)合金的自由流動(dòng)受到限制，這時(shí)塑性形變的基本特點(diǎn)是晶體問的相互移動(dòng)，晶體本身也可能發(fā)生一些變彤。晶體問殘存的液相不易自山流動(dòng)，在拉伸應(yīng)力作用下所產(chǎn)，虹的微小縫隙都?法填充，枝品洲的液相的流動(dòng)不再能夠減少應(yīng)變，塑性降低到最低，？。占們兒乎不能提供機(jī)械阻力，就可能扮演裂紋源的角色，稍有拉伸應(yīng)力就有產(chǎn)，上裂紋的叮能，這個(gè)階段叫做“脆性溫度區(qū)”，即圖.上之的溫度范圍。當(dāng)會(huì)屬全鄭凝固后，它的變形能力又锝到迅速提高,很難發(fā)生裂紋。脆性溫度區(qū)川與合食狀念圖的“有效結(jié)晶溫度區(qū)問△’”存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖.。在脆性溫度區(qū)削材料的低塑性或脆化只是形成熱裂紋的條件之一，如無拉伸應(yīng)力引起發(fā)生并達(dá)到一定的應(yīng)變量則不會(huì)產(chǎn)生裂紋。因此,是否產(chǎn)生裂紋，除了與反映金屬本身特性有關(guān)的冶會(huì)因素即紛睦溫度區(qū)△與塑性變形能力O有關(guān)外，還取決于力學(xué)因素即會(huì)屬在該區(qū)間內(nèi)隨溫度下降的應(yīng)變發(fā)展情況'N。當(dāng)合金在脆性溫度區(qū)陽內(nèi)的應(yīng)變以直線的斜率增長時(shí)，則其達(dá)到的內(nèi)應(yīng)變量則不會(huì)產(chǎn)生裂紋:如為直線時(shí)，。必定產(chǎn)生裂紋;如按直線增長，則在時(shí)，好是產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的臨界條件，稱為臨界應(yīng)變?cè)鲩L率：與材料特性，。訂莢，它綜合地反映了材料結(jié)品裂紋的敏感性。因海交通人學(xué)碩士論文第一章緒論此，是裂紋敏感性更為合適的判據(jù)。當(dāng)時(shí)必定發(fā)生裂紋。。？?！?。③?⑥./父V??%一幽.結(jié)品過科中的脆性溫度區(qū)？..°C。。心鑫\處猻\//』&...蜇羼:.一芷\'又.%蚓.凝川溫度區(qū)間塑性變化特點(diǎn)及裂紋形成條什”.?蟲..上所知，凝裂紋的產(chǎn)'生與否主要取決于以兩個(gè)方面:脆性溫度區(qū)內(nèi)金屬所具有的塑’陛脅即凝固裂紋的阻力；在脆性溫度區(qū)問內(nèi)會(huì)屬變形率大小即凝固裂紋的驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)時(shí)，就產(chǎn)生裂紋。因此，要實(shí)現(xiàn)焊接凝固裂紋開裂傾向預(yù)先應(yīng)獲得兩方面的數(shù)據(jù):材料在脆性溫度區(qū)間的凝固裂紋阻力曲線和這一溫度區(qū)間的驅(qū)動(dòng)力。對(duì)于凝固裂紋曲線即凝固塑性曲線，可通過試驗(yàn)測試得到。而凝固裂紋的驅(qū)動(dòng)力曲線影8因素因素非常復(fù)雜，與不同的焊接工藝、接頭的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，所以目『主要采數(shù)值分析方法獲得。影響熱裂紋產(chǎn)生的因素包括冶金因素和力學(xué)二海交通大學(xué)碩上論文第一章結(jié)論因素，冶會(huì)因素是最基本的,主要由材料的合金系統(tǒng)合會(huì)元素所決定。一般認(rèn)為,合金系統(tǒng)的焊接材料包括具有較好合金的焊接性...?訓(xùn)］..,可變拘束試驗(yàn)結(jié)果表明其熱裂紋敏感性比系統(tǒng)的焊縫金屬要低”..，但在實(shí)踐中，仍然發(fā)現(xiàn)了出現(xiàn)微裂紋和塑性下降等鎳基合金焊接易發(fā)生的問題。系統(tǒng)焊接材料兀發(fā)至今只有年時(shí)間左右，缺乏比較系統(tǒng)而全面的研究，特別是在熱裂紋機(jī)理方面。為了解合金成分和焊接工藝參數(shù)對(duì)材料焊縫性能的影響，采用焊接性能和焊接工藝試驗(yàn)方法來進(jìn)行研究是必須卻有效的手段，同剛'，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)系統(tǒng)焊縫金屬熱裂紋敏感性用數(shù)值分析的方法進(jìn)行預(yù)測或評(píng)估具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義,這樣做，能更進(jìn)一步明確機(jī)理，優(yōu)化合余成分，在采購材料時(shí)提出更合理的成分范圍：同時(shí)可以減少試驗(yàn)，節(jié)約昂貴的鎳基材料，并將選擇焊接工藝參數(shù)中憑經(jīng)驗(yàn)或感覺的程度降到最低。借助汁算機(jī)剛數(shù)值分析的方法剮焊接桐關(guān)過程進(jìn)行模擬和預(yù)測，是當(dāng)前焊接技術(shù)一個(gè)發(fā)展方向，并且已在焊接傳熱傳質(zhì)、溫度場、動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變、殘余應(yīng)力應(yīng)變、組織預(yù)測、擴(kuò)敝氫等乃'麗已取得了卓有成效的:作”..剛”在焊接熱裂紋敏感性的預(yù)測評(píng)估方麗，國內(nèi)外已』：展了相關(guān)的作，并取得了一定的成果'””。對(duì)熱裂紋進(jìn)行預(yù)測的判掘目蒔主要有髓秘方法，一秘方法是通過數(shù)值模擬來獲得脆性溫度區(qū)的應(yīng)變量熱裂紋驅(qū)動(dòng)力，與焊縫金屬臨界應(yīng)變熱裂紋的阻力進(jìn)行比較來判斷熱裂紋產(chǎn)生與否，當(dāng)時(shí)，就確定產(chǎn)了裂紋，文獻(xiàn)刈此作了究。一種方法帶有一一定的經(jīng)驗(yàn)假設(shè)，對(duì)熱源屆麗沿著焊縫中心線液固混合區(qū)中固相分?jǐn)?shù)在.至.之涮的豁位對(duì)橫向應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，如果橫向應(yīng)力是拉伸，則假設(shè)產(chǎn)生了裂紋，文獻(xiàn)就采用了這種方法對(duì)航空用超合金的焊接性進(jìn)行了數(shù)值分析。從理論上束說,第一種方法應(yīng)是比較準(zhǔn)確的，但是,數(shù)值分析中要用列材利村和焊縫金屬的許多物理性能，特別是高溫狀態(tài)下物理性能受到鍘量于段的限制，非常缺乏，必須要做一定的假毆和推算，使亡算的精度受到影自，同時(shí)，焊縫:凝同過程’凝固點(diǎn)是變化的,特別是對(duì)熱裂紋有明顯影響的低熔共晶的存在，使凝吲溫度大大下降，這在熱裂紋的數(shù)值分析中很難加以考慮，這些岡素也使熱裂紋數(shù)值模擬預(yù)測的可靠性下降。影響熱裂紋除了材料母材和焊材小身化學(xué)成分、紙織等要閃素外,還和接頭結(jié)構(gòu)、蚪接工藝、壞境、焊道布骨等許多因素有關(guān),通過可變拘束試驗(yàn)或試驗(yàn)測得的熱裂紋的阻力即臨界應(yīng)牢，不能完全代表各種條件下熱裂紋的阻力，這也給熱裂紋預(yù)測的實(shí)際應(yīng)用帶來了難度，所以，口灑過數(shù)值分析來確定材利熱裂紋敏感性及影響因素的印象程度，只能做為一種輔助手段?？偟氖f，要克服焊縫中產(chǎn)生裂紋和微裂紋，除了在工藝方面進(jìn)行優(yōu)化外，最根奉的下段足調(diào)整焊接材料中微莆合會(huì)元素的配比和嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素，也即采用抗裂性能好的焊接劇料。..焊縫金屬力學(xué)性能:海交通大學(xué)碩士論文第一章緒論鎳基合會(huì)焊接接頭在焊態(tài)時(shí)的高溫強(qiáng)度和塑性，與母材相比均有所下降，這就是為大家熟知的焊接接頭的“等強(qiáng)性”問題。對(duì)于異種金屬接頭“等強(qiáng)性”性質(zhì)發(fā)生了變化，主要的問題是大厚度異種金屬接頭中，焊態(tài)鎳基合金焊縫金屬的塑性相比小厚度接頭的焊縫會(huì)屬或堆焊熔敷金屬，有較大程度的降低，甚至無法滿足產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。對(duì)多道多層焊接接頭，后一焊道的加熱冷卻過程導(dǎo)致的膨脹和收縮對(duì)前面焊道必然產(chǎn)生一定彈塑性變形和熱疲勞作用，使得在焊縫和近縫區(qū)產(chǎn)生殘余應(yīng)力和屬性變形，對(duì)于產(chǎn)品焊接接頭，由于存在拘束，接頭無法自由變形，導(dǎo)致更大的焊接殘余應(yīng)力和焊道局部塑性變形，從而使焊縫金屬的力學(xué)性能發(fā)生變化，塑性降低。為解決此問題目日11在生產(chǎn)上能夠使用方法不多。最簡單的方法是采用塑性裕度大的焊接材料，塑性降低但不影響產(chǎn)品的使用，其次通過熱處理可以得到?定的恢復(fù)。對(duì)于塑性降低的產(chǎn)生機(jī)理及克服措施的研究的不多。..焊縫中的氣孔鎳基合余焊接時(shí)，形成氣孔的敏感性較強(qiáng)。造成氣孔的因素較多，焊件坡口表面的潮氣、油污、氧化物等，在氳弧焊時(shí)，即使很少量的空氣也可能污染電弧保護(hù)區(qū)域，在焊接加熱過程，由吸附和分解成氫、氧和水氣等.再加上焊接熔池在高溫狀念下:更能溶解較多的氫、氧、氮等氣體。氫的溶解度隨熔池溫度的下降而減少,將會(huì)產(chǎn)生氫的吸集，同時(shí)由。.鎳基合金熔池的流動(dòng)性差，使氣體逸出的速度降低，而易二彤成氣孔。鎳基合金熔池液態(tài)金屬能溶解較多的氧氣，而在固體時(shí)溶解度急劇下降，相差達(dá)到倍左右。此時(shí)焊縫金屬中的氧就會(huì)過剩，與鎳生成，與發(fā)生如下反應(yīng)?。阂唬?僥一這些，。和均有可能形成氣孔。雖然通過對(duì)焊什坡口表嘶加強(qiáng)清理、選用合適的焊接材料和采用合理的焊接艦范參數(shù)可以避免產(chǎn)生氣孔,但實(shí)踐表明，焊縫金屬中出現(xiàn)氣孔的概率依然較高。.論文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)本論文以我國酋臺(tái)秦二期核電站反應(yīng)堆壓力容器接管一安全端異種金屬鎳基臺(tái)金接頭焊接為背景和目的，對(duì)焊接的主要問題和影響因素進(jìn)行討論，就所選用的焊接材料和焊接工藝進(jìn)行初步焊接試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果焊縫余屬理化和力學(xué)性能和現(xiàn)的問題進(jìn)行分析。對(duì)所用的焊接材料的裂紋敏感性通過是試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。在此基礎(chǔ),提出解決閱題豹方法和措旌，實(shí)麓模擬產(chǎn)品焊接接頭的模擬試驗(yàn)，對(duì)接管一安全端異種金屬鎳基合金接頭性能作出全面的評(píng)定。本論文分血個(gè)部分：海交通人學(xué)碩士論文第一常緒論第一部分為前言’，提出了研究背景和目的，并對(duì)鎳基合金焊接的主要問題原因和機(jī)理作了簡單的論述。鎳基合金焊縫金屬組織第二部分為組織特征和影響因素，分析了形態(tài)，討論了影響焊縫組織形態(tài)、焊接缺陷和焊縫金屬力學(xué)性能的因素。第三部分為焊接試驗(yàn)，就所選用的焊接材料和確定的焊接工藝進(jìn)行堆焊、板對(duì)接和管子對(duì)接焊接對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)焊縫金屬的金相和力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論。對(duì)出現(xiàn)的問題：焊縫中的微裂紋、塑性不足和氣孔就其產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，探討焊接材料化學(xué)成分和焊接工藝參數(shù)的影響。第四部分為驗(yàn)證試驗(yàn)，完全模擬反應(yīng)堆壓力容器接管一安全端異種金屬接頭的結(jié)構(gòu)特征。制需和焊接試件。對(duì)試什的焊接接頭、焊縫金屬的理化和力學(xué)性能進(jìn)行全面的評(píng)定。第部分為論文的總結(jié)，得出結(jié)論和刑未束的研究工作提出看法。第二章組織特征和蟛響捌素上海交通大學(xué)碩士論文第二章組織特征和影響因素材料的組織和性能合令，是一種高鎳基合金，具有優(yōu)良的抗各種腐蝕水介質(zhì)和高溫氣氛性能，在各種高溫水中，合金表現(xiàn)出了很低的腐蝕率和優(yōu)良的抗應(yīng)力腐蝕裂紋的性能，而且.具有高強(qiáng)度、良好的冶金穩(wěn)定性和加工特性,所以在壓水堆核電站核島卡設(shè)備中有了廣泛的應(yīng)用。合金的化學(xué)成分范圍見表，圖.為合金拉伸性能隨溫度的變化曲線。合金為奧、、焉?。？、署面呈『\《§\/8\?,一\一一衛(wèi).8易坍％?。圖合金退火態(tài)拉伸性能？’.‘氏體固溶臺(tái)會(huì)，對(duì)碳元素的溶解度不高，所以合金組織中一般均含有碳化物,主要的碳化物是，其分御隨碳含量和熱循環(huán)的不同而變化，其它化合物一般是鈦氮化合物和碳氮化合物。圖、為合金的金相組織照片和掃描電鏡照片。和照片表明合金為單相奧氏體組織,在基體晶粒內(nèi)或晶界處分布有碳化物顆粒。占塑窒望查蘭堡圭堡塞苧三皇坐堡絲笪塑墅墮型鲞圖臺(tái)金退火態(tài)金相組織照片X%草酸電解腐蝕‘？嘏片照片。圖.合金熱處理態(tài)金相組織片%磷酸乜解腐蝕和描鏡”化學(xué)腐蝕？‘°C,,.,,?,;,.鎳基合金焊接特點(diǎn)和影響因素早期焊接,合金采用的是合盒系統(tǒng)的焊接材料，在上世紀(jì)八'年代后川，美公司首先兀發(fā)出了與合金成分匹配的焊接材料:一焊絲和一焊條，九十年代中后期比利時(shí)的公司也兀發(fā)出了相應(yīng)的焊材：焊絲和焊條。目前國際已訂詡:多焊材牛產(chǎn)廠商能提供同類焊利。本文針對(duì)反應(yīng)堆壓力容器:海交通大學(xué)碩土論文第二章組織特征和影響?索接管一安全端接頭的焊接工藝方法一一窄坡口脈沖自動(dòng)氨弧焊，因此本文對(duì)合盒系統(tǒng)氬弧焊及焊縫金屬性能進(jìn)行試驗(yàn)研究和討論。氬弧焊縫組織為單相樹枝狀?yuàn)W氏體組織，圖.為自動(dòng)氬弧焊焊縫的金相組織照片。照片中可明顯觀察到焊縫組織為胞狀和柱狀樹枝晶。陶焊縫金屬金相組織照片銘酸電解腐蝕,.山于焊接是一個(gè)復(fù)雜而又不平衡的熔化結(jié)晶過程，所以鎳基合金焊縫中會(huì)出現(xiàn)母材中沒有的脆性會(huì)屬問化合物相，如、、相，這些脆性相會(huì)對(duì)焊縫金屬的力學(xué)性能和抗腐蝕性能產(chǎn)生不利的影響，并使焊縫熱裂紋敏感性增加,焊接過程中少量相的析出就可能導(dǎo)致焊縫中出現(xiàn)熱裂紋，相具有較高的硬度和脆性，當(dāng)以片狀析出時(shí),裂紋就很易沿。相產(chǎn)生和擴(kuò)展。相實(shí)際是:或?；衔铮疫€能熔入其它合金元素，呈塊狀存在，使合令的熱強(qiáng)性和塑性降低。二海交通大學(xué)碩士論文第二市組織特征和影響【斗翥圖?所示的焊縫金相會(huì)相組織中，在晶粒和晶界處存在一些黑色的小顆粒。有研究者..”對(duì)這些小顆粒分析發(fā)現(xiàn)含有較高含量的鈦、氮和碳元素，兇此可能是一些碳氮化臺(tái)物,如等。焊縫的結(jié)晶模式取決于結(jié)晶條件和合會(huì)元素，合金元素是決定焊縫組織的根因素，焊縫組織的細(xì)密程度由冷卻速率控制，眾所周知,焊縫冷卻速度越快就越有利于細(xì)化亞晶組織，隨冷卻速度的增加，焊縫亞晶組織出胞狀枝晶向柱狀枝晶轉(zhuǎn)化或從柱狀向等軸枝品轉(zhuǎn)化，縮小結(jié)晶溫度區(qū)問，減少結(jié)品偏析并抑制脆性相的析出，從『『就降低了緯品裂紋的敏感性,提高了焊縫余屬的塑性，改善了焊縫金屬的綜合力學(xué)性能。圖表示了結(jié)晶溫度區(qū)與晶內(nèi)偏析隨冷卻速度變化的情況。%▲?????九縱蝴皮彳’，品內(nèi)偏析隨冷卻速度變化示意幽‘”.上海鍋爐廠在承制秦山一期蒸汽發(fā)生器和穩(wěn)壓器中，對(duì)于合會(huì)系統(tǒng)鎳基合會(huì)手虎弧焊工藝中，提出的“類固溶”的概念。”，采用一定的方式加快焊縫冷卻速度，發(fā)現(xiàn)可明顯細(xì)化焊縫組織，樹枝品組彭減少，轉(zhuǎn)變成~定數(shù)量的等軸晶。吲蹦，發(fā)現(xiàn)焊縫中出現(xiàn)裂紋的概率也扣'大為降低。上海交通大學(xué)在和上海鍋爐廠‘合作的課題試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)加快焊縫結(jié)晶速度,無論是。還足.于匕弧州縫，加伙焊縫結(jié)黯冷卻速度都可明顯降低裂紋敏感性”“。科院金屬所的:者昌，吖也的研究，得出溶池尾部和陰側(cè)的局部快冷使高溫停留時(shí)縮短，可釘效減少焊接熱裂紋”。鎳掘臺(tái)金’合金冗素多.組易:又是單相奧氏體組織，對(duì)合盒元素的溶解度是有限的，這些合會(huì)元素與基體中的和作用，生成會(huì)屬間化合物。為了獲得各項(xiàng)性能優(yōu)良的焊縫，焊.查何詐確選擇焊接材料和抗裂性高的焊縫余屬是非常重要的。在選擇焊絲時(shí)，應(yīng)選擇加入、、等元素的焊絲。因?yàn)檫@些可以舫止焊縫金屬產(chǎn)，裂紋和氣孔等缺陷，弭是強(qiáng)烈的脫氧劑，它們均能提高晶問液相的結(jié)晶溫度和流動(dòng)性，既可縮小結(jié)晶溫度區(qū)間，并可細(xì)化晶粒，打亂了焊縫的數(shù)技狀晶體犬方向性，強(qiáng)化了固熔體。的作用是細(xì)化晶粒，增加晶界叫積，使低熔點(diǎn)共晶及易引起裂紋的雜質(zhì)不致過分集中在晶界上，從而減少了晶界表面上有害元素的濃第二市組織特征和影響川索：海交通大學(xué)碩士論文度，改善了晶界的抗裂性。在鎳基合金中的溶解度是有限的，當(dāng)液體熔池中含量超過溶解度時(shí)，過剩的即與形成的化合物。因此，焊絲中的含量是不宜過高的。在鎳基合金中是碳化物形成元素，它可明顯起到固溶強(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)化作用，而且也提高合金的熱強(qiáng)性。第二章焊縫金屬件能試驗(yàn)：海交通大學(xué)碩士論文第三章焊縫金屬性能試驗(yàn).試件制備..試件形式焊接試驗(yàn)所用的試什了采用二種形式，第一種為堆焊形式；第二種為平板對(duì)接形式;第三種為管子對(duì)接形式。其形狀、尺寸及坡口形式分別見圖、圖和圖O幽堆焊試什試仆示意幽.肖0,'扳對(duì)接試什試件示意削.蚓管對(duì)接試什試什示意倒..：塑莖望查蘭堡主堡苧塑蘭塑絲壘晝生堂墮壁..試件材料試件和試件所用的母材為材料，牌號(hào)為,試件用材料是從尺寸為XX的鍛件上截取。試件的結(jié)構(gòu)模擬了反應(yīng)堆壓力容器接管一安全端異種金屬接頭，母材的材料為低合金鋼鍛件，母材的材料為奧氏體不銹鋼鍛件，這些材料的化學(xué)成分和主要力學(xué)性能分別見表.和表。焊接材料采用同為合金系統(tǒng)的三種不同和牌號(hào)的焊絲,如下表.，試驗(yàn)中選擇了兩種：。焊接材料熔敷金屬的化學(xué)成分和主要力學(xué)性能分別示于表?和表中。表焊接材料表材料化學(xué)成分II.‘.函..】..晶.唧.余..忍.島。島...？蓋.喊裟盎.【表材料的主要力學(xué)性能拉伸性能沖擊性能室溫保載分鐘.。，.深缺....深缺】，，深缺口?...上海交通大學(xué)碩士論文第三章焊縫金屬住能試驗(yàn)..試驗(yàn)條件焊接方法采用脈沖自動(dòng)氬弧焊工藝。焊接電源和控制系統(tǒng)采用法國公司制造的焊機(jī),焊接機(jī)頭部分由華恒焊接設(shè)備有限公司制造。對(duì)于脈沖自動(dòng)氬弧焊工藝，試驗(yàn)中共采用了套焊接規(guī)范參數(shù)，見表。為充分了解焊接材料、焊接規(guī)范參數(shù)、冷卻速度等工藝條件焊縫金屬有關(guān)性能的影響，共設(shè)定了付試件，試件阿付、試件兩付，試件一付。試驗(yàn)焊接等條件分別見下表。表脈沖自動(dòng)氳弧焊規(guī)范參數(shù)極擺峰值/基值也弧電峰值/基值脈沖頻送絲速度焊接速度氖氣流培名稱性動(dòng)乜流壓剛問率////../..規(guī)范直..規(guī)范/./.流否反規(guī)范/./接規(guī)范/,/.表試驗(yàn)條州試什焊接材料冷卻條仆道問條：篇羹奚；；道需熹度囂釜試什試什規(guī)范。，。？°c嘎簍翥，栗磬霆平焊試什酬'囂薹：8。，。'曬四C整等:栗譽(yù)霪甲焊“試什試什規(guī)范?！蔽栉趟诠急黥憷砥胶冈嚻蛣h。烈范。繁囂黲c蒜荔瓢丙篙落理平焊《試什圭覓范。試什橫焊管溶囂水阿鬻嘉理.試驗(yàn)結(jié)果對(duì)焊接試作進(jìn)行解剖，截取焊縫金屬,加工焊縫金屬拉伸試樣和金楣試樣，拉伸試樣的軸向平行于焊接方向，部分試樣加工前進(jìn)行了X的熱處理;本試驗(yàn)中拉伸試樣均采標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，其尺寸為巾乂。試樣加上后進(jìn)行拉伸試驗(yàn)和金相檢驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見下表和表？。海交通人學(xué)碩士論文第三章焊縫金屬性能試驗(yàn)表焊縫金屬拉伸性能試驗(yàn)溫度:。C試驗(yàn)溫度:。C試樣試樣。試件名稱。，編號(hào)狀態(tài)％%%%NNN~規(guī)范要求焊態(tài)試，:熱處理態(tài)焊規(guī)范試什態(tài)規(guī)范試什焊態(tài)試什焊態(tài)焊態(tài)試什熱處理態(tài)表?焊縫金相檢驗(yàn)結(jié)果試件試仆試件試什試什檢驗(yàn)截而數(shù)精氣孔數(shù)域/裂紋數(shù)最裂紋最人應(yīng)..一’縫紙移奧氏體奧氏體奧氏體奧氏體奧氏體從試驗(yàn)結(jié)果町以發(fā)現(xiàn)，焊縫余屬化學(xué)成分、焊接冷卻條件、層道間清理等條件對(duì)焊縫會(huì)屬性能的影響足非常明顯的。群試件和群試件的焊接條件完全相同，只是兩者所用的焊絲牌號(hào)不同：和焊絲。從上表和表中，可發(fā)現(xiàn)焊焊絲熔敷金屬延仲率數(shù)值較低，塑性裕度明顯不足，和絲差別較大,而試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)該焊材對(duì)裂紋敏感性較大，試驗(yàn)結(jié)果顯示，焊縫中未發(fā)現(xiàn)裂紋，而在焊縫金屬中則發(fā)現(xiàn)了裂紋。分析化學(xué)成分，雜質(zhì)元素、的含量兩者均達(dá)到了很低的水平，極大部分合金元素含量兩者相差不大，其中含量相差最明顯，是焊絲的二十幾倍，是碳化物形成元素，它可明顯起到固溶強(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)化作用，且也提高合盒的熱強(qiáng)性堪’，在有的文獻(xiàn)中“’，’認(rèn)為元素在鎳基合金焊接中對(duì)降低熱裂紋傾向是有利的。含量相差也較明顯，是焊絲的三倍左右，是鎳基合金中不可缺少的合金化元素之一,它與鋁相似，既可脫氧產(chǎn)生氧化物，又可產(chǎn)生時(shí)效硬化作用，同時(shí)可減少焊縫金屬產(chǎn)生疏松、氣孔等缺陷“’。另一個(gè)相差較大的是含量，焊絲熔敷金屬中含量比焊絲多接近一倍，使比值降低。試驗(yàn)結(jié)果表明了，焊絲中即使只有個(gè)別合余元素的含量發(fā)生一定的變化,焊縫金屬的性能也會(huì)發(fā)生較大的變化。因此，可以認(rèn)為焊絲的成分配比不是最合理，尚可進(jìn)一:海交通人學(xué)硬:論文第三三章焊縫金屬性能試驗(yàn)步優(yōu)化。焊接規(guī)范參數(shù)對(duì)焊縫金屬性能的影響不明顯,試件的焊接電流比試件咀顯大，試件焊接線能量分別為/和/,而撐試件的焊接線能量只有./。但兩者在拉伸性能和金相檢驗(yàn)結(jié)果上的差別不明顯，延伸率均低于%,和試件焊縫均發(fā)現(xiàn)了微裂紋.如圖金相照片。幽焊縫結(jié)品裂紋X,銘酸電解腐蝕.,焊縫拎卻條件刁同,對(duì)焊縫余屬力學(xué)性能和金相組織的影響是明顯的，見圖.、余相照片。如果試件置于流動(dòng)水中,焊縫金屬塑性有一定的提高，和試什比試件的焊縫金屬延仲率明顯要高。同時(shí)，裂紋敏感性也降低了，群試件試件比存試件的裂紋發(fā)生的概率檢查面裂紋數(shù)量和長度要小的多。焊縫金屬冷卻速度的提高，降低了進(jìn)入到焊縫金屬中的熱量,縮小結(jié)晶溫度區(qū)間，減少焊縫在結(jié)晶和冷卻過程中熱裂紋產(chǎn)生的各敏化溫度區(qū)的停留時(shí)間，從而減少結(jié)晶偏析并抑制碳化物及脆性相的析出，并使柱狀晶細(xì)化。表.中所列的數(shù)據(jù)為與試件和試件同樣的焊件實(shí)測的離熔合線約處熱影響處的冷卻時(shí)間和冷卻速度。從表中的數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)，試件置水中焊接時(shí)焊縫冷卻速度比置于空氣中要明顯大。幽焊縫金屬金相組織照片X,銘酸電解腐蝕,.第三市焊縫金屬性能試驗(yàn)上海交通大學(xué)碩士論文表空冷和水冷焊縫熱影響區(qū)冷卻速度的比較從。C到。C從。C到。C從。C到。C冷卻時(shí)間冷卻速度冷卻時(shí)間冷卻速度冷卻時(shí)間冷卻速度空冷.C/.C/.C/.水冷C/.C/.C,試件焊縫的金相檢查中發(fā)現(xiàn)存在多個(gè)規(guī)則圓形針孔，見圖和圖?所示金相照片，大小為巾.~中.，孑洞處于氬弧焊焊層內(nèi)，為氣孔特征。這和焊槍氬氣噴嘴的形狀和氬氣流量不適合試件的窄坡口和橫焊位置有關(guān)。所以噴嘴的結(jié)構(gòu)有待改進(jìn),氬氣流量有待調(diào)整。幽焊縫宏觀她片圖焊縫中的孔洞X圖中箭頭所指即為針孔.X.、Nq焊后熱處理熱時(shí)效，消除焊接殘余應(yīng)力是其中的?個(gè)重要的作用，除此以夕卜，還具有如下幾個(gè)方面等的作用:穩(wěn)定尺寸和形狀;軟化熱影響區(qū);增加焊縫金屬的延性:提高斷裂韌性;排出含有的氣體:改善糯變性能;提高抗腐蝕性能:增加疲勞強(qiáng)度。因此焊后熱處理對(duì)焊縫金屬的塑韌性的改善是有益處的,從群試件和群試件的焊縫金屬拉伸性能看，熱處理后。延伸率均有了一定的提高，熱處理前分別為％、％年%，熱處理后則分別達(dá)到了％、%和％。屈強(qiáng)比也有了明顯的改善,分別由.、.和.變化為.、.和.。在核電站主設(shè)備的制造規(guī)范中，對(duì)接管一安全端接頭焊縫金屬的塑性即延伸率指標(biāo)是有考核要求的，即最低要達(dá)到%.麗在上述試驗(yàn)中。焊絲的焊縫盒屆有多個(gè)試樣其延伸率未達(dá)到最低要求。對(duì)延伸率較低的拉伸試樣、、、斷口和延伸率較高的拉伸試樣斷口進(jìn)行電鏡掃描分析和能譜分析。斷口掃描電鏡照片見下圖，經(jīng)觀察斷與試樣軸向約度，斷呈纖維狀，試樣斷口在電鏡下的主要特征為韌窩，但試樣、、、斷口上均觀察到了一處刻面，放大后呈自出結(jié)晶特征。這表明焊縫中存在缺陷不連續(xù)，以自出結(jié)晶特征而言.這種缺陷可能為氣孔、未熔合、晶間夾雜、裂紋等,但從形態(tài)分析，它不具各未熔合的特點(diǎn)，應(yīng)為氣孔或夾雜或枝晶間孔穴等類型缺陷。洳使墟人學(xué)壩。論義第一幸焊垃盒能試母盤上海交通大學(xué)壩.論文第三章焊縫金屬性能試驗(yàn)圖焊縫金屬拉伸試樣斷口掃描電鏡片.對(duì)試樣斷口的刻面部位和正常的韌窩區(qū)進(jìn)行能譜分析，相應(yīng)的譜圖見圖。從相應(yīng)的譜圖分析中可發(fā)現(xiàn)，刻面部位雜質(zhì)元素、偏析不明顯，其含量與正常分析結(jié)果相差不大，而、元素的偏析相對(duì)較大，與正常分析結(jié)果相差約倍。從電鏡和能譜分析結(jié)果可認(rèn)為拉伸斷口上的刻面是由于焊縫晶界處存在央雜物、氧化物和偏析造成的組織疏松等缺陷而引起的。幽試樣斷口能潛圖..小結(jié)材料焊接性和焊縫從對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果及分析檢驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)，影響金屬力學(xué)性能最關(guān)鍵的因素是焊接材料熔敷金屬的化學(xué)成分某些合會(huì)元素的配比，就焊絲而言，除了、等雜質(zhì)元素需嚴(yán)格控制外，含量也需加以控制,為提高脫氧性，除了元素外，需要保證一定的含量，關(guān)于含量，從本課題所做的試驗(yàn)和對(duì)比分析情況看,含量宜低，這和現(xiàn)有的論述存在矛盾，故對(duì)于的作用，還需做進(jìn)一步的研究。對(duì)于特定成分的焊絲，針對(duì)氬弧焊工藝，可以發(fā)現(xiàn)，在一定的范圍內(nèi)，焊接規(guī)范參數(shù)對(duì)焊縫金屬性能的影響是不明顯的。同時(shí)焊接過程中采用工件水冷的方式來加快焊縫的結(jié)晶冷卻速度對(duì)提高焊縫抗熱裂性和改善焊縫金屬的力學(xué)性能，提高塑性是有積極作用的。同時(shí)，焊道的打/拋磨清理對(duì)提高抗熱裂性是有益的。試件焊后進(jìn)行的熱處理，可提高焊縫金屬的塑性，降低屈強(qiáng)比，改善力學(xué)綜合性能。焊縫對(duì)氣孔管予對(duì)接焊試仲中焊縫中發(fā)現(xiàn)了一定的氣孔,這說明比較敏感，電弧區(qū)域應(yīng)完全隔離空氣，不同的焊接位置和坡口形式應(yīng)采用不同的氬氣保護(hù)罩結(jié)構(gòu)。第四章驗(yàn)證試驗(yàn)海交通人學(xué)碩士論文第四章驗(yàn)證試驗(yàn).試件結(jié)構(gòu)形式本課題的目的是通過對(duì)比和驗(yàn)證試驗(yàn)以及數(shù)值分析，就給定成分的焊接材料提出合理的焊接工藝方法、規(guī)范參數(shù)和輔助工藝措施，應(yīng)用于反應(yīng)堆壓力容器接管?安全端異種金屬接頭鎳基合金焊接，保證接頭的各項(xiàng)性能滿足制造規(guī)范及設(shè)圖一驗(yàn)證試什形式和尺寸.海交通人學(xué)碩上論文第州章驗(yàn)試驗(yàn)計(jì)技術(shù)條件的焊接。因此，驗(yàn)證試驗(yàn)所用的試件在材料、結(jié)構(gòu)、坡口形式、尺寸應(yīng)盡可能等同于產(chǎn)品接頭。根據(jù)反應(yīng)堆壓力容器接管?安全端接頭尺寸和形式,驗(yàn)證試件的結(jié)構(gòu)形式如下圖一。試件由兩只試環(huán)組成，試環(huán)和試環(huán)，其中試環(huán)包括本體、環(huán)內(nèi)壁銹鋼堆焊層和坡口端頭的鎳基合金隔離層。.試件材料和制備試件所用的材料與，“品接頭材料是同時(shí)按相同的技術(shù)條件從司一家公司采購的。試環(huán)對(duì)應(yīng)于接管，為低合余鋼鍛件，從法國公司采購;試環(huán)對(duì)應(yīng)于安全端，為?控氮奧氏體不銹鋼鍛件,從法國&公司采購。試環(huán)內(nèi)壁的不銹鋼堆焊層采用帶極埋弧堆焊的。藝堆焊而成，第一層過渡層堆焊采用型號(hào)為焊帶，第二層及其余層堆焊采用型號(hào)為焊帶，焊帶及焊劑的牌號(hào)分別為和，系向瑞典公司采購。端頭的鎳基合金隔離層采用手工電弧焊的方法，用合金系統(tǒng)的焊條,牌號(hào)為“”，系向比利時(shí)公司采購。原’材料和:接材料熔般金屬的化學(xué)成分和部分力學(xué)性能見表.和表.。技術(shù)?ww.?~y~w<<<<<<<.條件.......史測技術(shù)wwwww一.肌~wwo條，.‘w.’w.』——實(shí)測.....技術(shù)wwwww.wwwww..?條件'w??焊帶實(shí)測...??技術(shù)WWWWWWWWWO???條件....'W掉帶實(shí)測..????,?W技術(shù)WWWWWW.W其它?、?小“。條佴..ww.乩....余..焊條實(shí)期..余...第州帚驗(yàn)試驗(yàn)海交通人學(xué)碩士論文表材料的部分力學(xué)性能沖擊性能拉仲能一°c°C°C室溫室溫C保載分鐘。土%%%%單個(gè)平均單個(gè)卜均NNN嵯N~N單個(gè)平均NNNN求蛾N鼬實(shí)，，..測....N求麓韻控Nq實(shí)測..囂姍要N~NNNN甲個(gè)甲均幔N求‘”實(shí).測要NN求.焊帶實(shí)測試環(huán)的制需程序?yàn)?壞內(nèi)壁加工至士,表面檢查確認(rèn)無缺陷一電紅外加熱方法預(yù)熱內(nèi)壁至^一用X.的..焊帶/焊劑堆焊一層過渡層第一層堆焊妥后立即采用電紅外加熱方式對(duì)熱影響區(qū)進(jìn)行°CX的后熱處雕一,玎】..焊；：/焊劑堆焊第二層，端頭需堆焊隔離層部位堆焊第三、凹、血層一端頭加工以備堆焊隔離層一加工后隔離層待堆焊表面進(jìn)行液體滲透檢查一徹底清理后用電紅外加熱方法預(yù)熱端頭低合會(huì)鋼部位躉，然后用。“”焊條堆焊妥隔離層第一層一立即采用電紅外加熱方式對(duì)熱影響區(qū)進(jìn)行。CX的后熱處理一繼續(xù)然后用“”焊條雄焊妥隔離層。焊接規(guī)范參數(shù)見表。然后對(duì)試環(huán)進(jìn)行整體熱處理，熱處理規(guī)范見圖？。熱處理后加工對(duì)接坡口及外徑,并對(duì)不銹鋼堆焊層及鎳基臺(tái)金隔離層進(jìn)行超聲波和表面液體滲透檢查，確認(rèn)無超標(biāo)缺陷。試環(huán)按要求』【【工坡口及內(nèi)外徑。將試環(huán)和試環(huán)組裝成焊接試件，在試件內(nèi)壁裝焊固定筋板使試件成為整體。表焊接規(guī)范參數(shù)焊材規(guī)焊接電弧氈壓焊接速度焊接方法極性格.電流/