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316LN奥氏体不锈钢焊接接头应力腐蚀开裂研究

作 者: 康欢举
导 师: 张乐福
学 校: 上海交通大学
专 业: 核能与核技术工程
关键词: 奥氏体不锈钢 316LN 冷轧 热处理 TIG焊 MIG焊 焊接接头 应力腐蚀开裂 晶间腐蚀
分类号: TG407
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要


316LN奥氏体不锈钢被选作第三代反应堆技术AP1000主管道用材,其机械性能和腐蚀性能已经在国内做了大量研究,得到了一些有价值的结论。但是由于实验难度大,数据处理量大,实验环境要求高等原因,国内对于奥氏体不锈钢及其焊接接头应力腐蚀开裂的定量研究很少。本课题主要对316LN奥氏体不锈钢基体材料和焊接接头的抗晶间腐蚀性能和抗应力腐蚀开裂性能进行定量研究。对出厂材料进行不同形变量的冷轧并进行退火处理,同时采用手工钨极氩弧焊(TIG)与熔化极气体保护焊(MIG)制作焊接接头。用处理后的基体材料和焊接材料制成紧凑拉伸试样,在沸腾饱和氯化镁溶液中进行恒载荷拉伸测试。通过直流电压降方法测试应力腐蚀裂纹扩展速率,研究抗应力腐蚀开裂性能。通过电化学动电位再活法化研究抗晶间腐蚀性能。冷轧工艺和冷轧加热处理工艺下材料的实验研究结果表明:冷轧加热处理材料抗应力腐蚀开裂能力强于冷轧材料,同种工艺下材料轧制形变量越大抗应力腐蚀开裂性能越差。冷轧加热处理材料晶间腐蚀敏感性高于冷轧材料,同种工艺下材料轧制变量越大晶间腐蚀敏感性越高。TIG与MIG焊接工艺下焊接接头的实验研究结果表明:316LN焊接接头的总体抗应力腐蚀开裂性能, MIG焊好于TIG焊,80%Ar+20%CO2保护气体MIG焊(工艺1107)好于100% CO2保护气体MIG焊(工艺1108)。总体晶间腐蚀敏感性, TIG焊高于MIG焊,工艺1108高于工艺1107。同一焊接工艺下,316LN焊接接头不同区域的抗应力腐蚀开裂性能,焊缝区最差,热影响区最好,熔合区居中;抗晶间腐蚀性能,焊缝区最好,热影响区最差,熔合区居中。上述结论为我国第三代核电站主管道制造、安装提供了一定的参考。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-14
  1.1 中国核电发展现状及趋势  10
  1.2 压水堆核电站主管道材料  10-11
  1.3 国内外奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂研究现状  11-13
  1.4 课题研究的目的和意义  13
    1.4.1 课题研究的目的  13
    1.4.2 课题研究的意义  13
  1.5 本章小结  13-14
第二章 实验理论基础  14-31
  2.1 奥氏体不锈钢及其焊接性能  14-16
    2.1.1 核电站常用奥氏体不锈钢  14
    2.1.2 奥氏体不锈钢的焊接性能  14-16
  2.2 应力腐蚀开裂机理  16-25
    2.2.1 材料应力腐蚀开裂特点  16-17
    2.2.2 材料应力腐蚀抗力指标及测试方法  17-20
    2.2.3 影响应力腐蚀的因素  20
    2.2.4 应力腐蚀机理及防止办法  20-25
  2.3 评价腐蚀测试方法及原理  25-30
    2.3.1 评价应力腐蚀开裂的腐蚀拉伸实验法  25-28
    2.3.2 评定晶间腐蚀倾向的电化学方法  28-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章 实验  31-48
  3.1 实验方案设计  31-43
    3.1.1 SCC试样力学指标计算和有限元模拟分析  31-36
    3.1.2 奥氏体不锈钢316LN基体材料工艺处理  36-38
    3.1.3 奥氏体不锈钢316LN实验室TIG焊接工艺处理  38-40
    3.1.4 奥氏体不锈钢316LN工厂MIG焊接工艺处理  40-43
  3.2 材料的腐蚀实验  43-47
    3.2.1 电化学腐蚀实验  43
    3.2.2 恒载荷应力腐蚀开裂实验  43-47
  3.3 SEM断口形貌观察分析  47
  3.4 本章小结  47-48
第四章 实验结果及分析  48-84
  4.1 316LN基体材料实验结果及分析  48-61
    4.1.1 金相组织观察结果分析  48-49
    4.1.2 电化学腐蚀结果分析  49-52
    4.1.3 恒载荷拉伸腐蚀结果分析  52-55
    4.1.4 SCC裂纹和断口形貌分析  55-60
    4.1.5 总结  60-61
  4.2 316LN实验室TIG焊接工艺材料实验结果及分析  61-70
    4.2.1 焊接组织观察结果分析  61-62
    4.2.2 电化学腐蚀结果分析  62
    4.2.3 恒载荷拉伸腐蚀结果  62-63
    4.2.4 SCC裂纹和断口形貌分析  63-69
    4.2.5 总结  69-70
  4.3 316LN工厂MIG焊接工艺材料实验结果及分析  70-83
    4.3.1 金相组织观察结果分析  70-72
    4.3.2 电化学腐蚀结果分析  72-75
    4.3.3 恒载荷拉伸腐蚀结果分析  75-76
    4.3.4 SCC裂纹和断口形貌分析  76-82
    4.3.5 总结  82-83
  4.5 本章小结  83-84
第五章 全文总结  84-86
  5.1 全文总结  84-85
  5.2 研究展望  85-86
参考文献  86-88
致谢  88-89
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  89-92
附件  92

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接一般性问题 > 焊接接头的力学性能及其强度计算
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