核電傳熱管用800H合金焊接性能研究.pdf

1、核電作為一種清潔、安全、可持續(xù)發(fā)展的新能源在中國得到了廣泛的認(rèn)可,但是關(guān)鍵技術(shù)仍然是其發(fā)展的瓶頸問題。本文對核電機(jī)組關(guān)鍵部件——蒸汽發(fā)生器傳熱管用材料800H合金的焊接性能做了初步研究,包括焊前材料固溶處理、常規(guī)力學(xué)性能,焊后顯微組織、晶間析出相分析,焊接接頭高溫時(shí)效、晶間腐蝕形貌分析等。
　　 固溶處理工藝對800H合金組織和性能有較大影響:一定溫度、保溫時(shí)間范圍內(nèi),晶粒隨固溶溫度的升高、時(shí)間的延長而長大。1050～1200℃

2、固溶處理時(shí),晶粒長大激活能Q約為309kJ/mol。1200℃固溶處理,晶粒尺寸與硬度符合Hall-Petch關(guān)系。800H合金在1050～1100℃固溶處理后,晶內(nèi)仍有大量未固溶的鐵鉻相;1100℃后,晶內(nèi)鐵鉻相基本溶解。
　　 800H合金室溫拉伸為典型的塑性變形過程,有明顯的頸縮現(xiàn)象,抗拉強(qiáng)度達(dá)到551MPa,屈服強(qiáng)度235MPa,斷口呈杯錐狀,顏色灰暗。高溫短時(shí)拉伸時(shí),隨試驗(yàn)溫度升高,合金的抗拉強(qiáng)度(Rm)和屈服強(qiáng)度(R

3、p0.2)下降,斷后伸長率略微上升,斷口表面有明顯的藍(lán)紫色氧化膜,比較600℃與室溫拉伸斷口:韌窩深度變深,韌窩直徑變大,塑性變形加劇。室溫沖擊時(shí),合金的沖擊吸收功為156J,沖擊斷口上剪切唇和纖維區(qū)占據(jù)了整個(gè)斷面近60%,剪切韌窩呈拋物線狀。
　　 在合理的焊接工藝參數(shù)條件下,焊縫與基體形成良好的冶金結(jié)合,沒有發(fā)現(xiàn)晶間腐蝕、熱裂紋及時(shí)效脆化等缺陷,冶金原理分析及試驗(yàn)結(jié)果分析都表明焊縫組織為單一的奧氏體相。熱影響區(qū)由于吸收較多的

4、熱能,較母材組織粗大,有少量析出相析出;焊縫析出相較少,主要分布在晶界上,呈斷續(xù)狀顆粒,晶內(nèi)有個(gè)別大顆粒。能譜分析結(jié)果表明:晶界析出相主要是鐵鉻相,晶內(nèi)是冶金殘留的Ti顆粒。析出相的強(qiáng)化作用使得焊接接頭硬度分布不均勻:焊縫區(qū)硬度最高,熱影響區(qū)其次,基體硬度最低。
　　 在焊速一定的條件下,施焊電流對焊接接頭組織有一定的影響:隨著電流的增加,同一特征區(qū)域的晶粒趨于粗化,硬度降低。焊接電流較小時(shí),晶界析出相呈連續(xù)狀,晶內(nèi)有較大顆粒;

5、電流較大時(shí),析出相在晶界呈斷續(xù)狀分布,晶內(nèi)有小顆粒析出相。晶界釘扎與析出物強(qiáng)化相互作用,使得極限載荷隨著焊接電流的增加先增加后降低。
　　 時(shí)效過程中,焊接接頭組織穩(wěn)定性良好,保持單一奧氏體相,晶粒尺寸基本沒發(fā)生變化。隨保溫時(shí)間的延長,晶粒內(nèi)部析出物數(shù)量逐漸增加,晶界析出物形貌從彼此獨(dú)立的顆粒和條狀到粗鏈球狀。
　　 晶間腐蝕后觀察顯微組織:母材及焊縫組織基本完好,僅在部分區(qū)域有輕微腐蝕痕跡,未出現(xiàn)深度腐蝕溝槽。熱影響區(qū)