镍基和奥氏体的Cr5Mo异种钢焊接接头的高温性能研究

摘要

本文通过时效方法,结合微观组织和扫描电镜(SEM)分析以及微观硬度测量,研究了A302和Inconel82焊接的Cr5Mo异种钢焊接接头的碳迁移问题.研究表明A302/Cr5Mo异种钢焊接经过时效处理发生明显的碳迁移,熔合线附近出现增碳层和脱碳层,而Inconel82/Cr5Mo异种钢焊接接头基本上没有碳迁移发生,表明Ni元素能提高碳原子的活性,降低碳化物的稳定性,有效抑制碳迁移的发生.本文采用长时高温局部变形测量方法,首次对异种钢焊接接头焊缝附近局部区域的蠕变变形进行测量,研究了熔合线附近的蠕变行为.对于A302/Cr5Mo异种钢焊接接头,由于碳迁移形成的脱碳层部位具有较高的蠕变应变速率,抗高温蠕变断裂性能降低,成为高温断裂的薄弱部位.对于Inconel82/Cr5Mo异种钢焊接接头,由于有效地抑制碳迁移的发生,熔合线附近没有出现较高的蠕变应变速率,不易于在熔合线附近发生高温断裂.从高温强度试验结果可知,Inconel82/Cr5Mo和A302/Cr5Mo异种钢焊接接头的高温短时拉伸强度基本相同,用镍基焊条焊接的Cr5Mo异种钢焊接接头高温抗拉强度满足要求.在低应力的持久试验中,A302/Cr5Mo和Inconel82/Cr5Mo异种钢焊接接头的断裂时间有明显差异,前者蠕变断裂在熔合线的脱碳层部位,后者则断在母材部位.奥氏体不锈钢焊接的Cr5Mo异种钢焊接接头的蠕变寿命仅为镍基焊条焊接的Cr5Mo异种钢焊接接头的40~50﹪.综合而言,碳迁移降低了异种钢焊接接头的高温蠕变强度,镍基Cr5Mo异种钢焊接接头具有良好的抗高温断裂性能.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2异种钢焊接接头的特征以及高温服役时存在的问题

1.2.1异种钢焊接接头的特征

1.2.2高温服役时存在的问题与原因

1.3异种钢焊接接头的研究现状与发展

1.3.1微观组织

1.3.2异种钢焊接接头高温下力学行为

1.3.3异种钢焊接接头研究的发展趋势

1.4本文研究的思路和主要内容

参考文献

第二章Cr5Mo异种钢焊接接头碳迁移以及微观组织变化的研究

2.1引言

2.2两种Cr5Mo异种钢焊接接头的化学成分与组织

2.2.1化学成分

2.2.2微观组织

2.3两种Cr5Mo异种钢焊接接头碳迁移的试验研究

2.3.1试验方法

2.3.2 A302焊接接头不同时效条件下的碳迁移研究

2.3.3 Inconel82焊接接头不同时效条件下的碳迁移研究

2.4两种Cr5Mo异种钢焊接接头不同时效条件下的硬度及成份分析

2.4.1两种Cr5Mo异种钢焊接接头不同时效条件下的硬度分析

2.4.2两种Cr5Mo异种钢焊接接头不同时效条件下的成份分析

参考文献

第三章Cr5Mo异种钢焊接接头微区蠕变性能的研究

3.1引言

3.2非接触高温局部变形长时测量系统简介

3.2.1测量系统简介

3.2.2精度的确定

3.2.3试验方法

3.3两种Cr5Mo异种钢焊接接头的蠕变变形和分布

3.3.1异种钢焊接接头局部蠕变变形试验与试样

3.3.2 Inconel82异种钢焊接接接头的蠕变变形及分布

3.3.3 A302异种钢焊接接接头蠕变变形及分布

3.4结论

参考文献

第四章Cr5Mo异种钢焊接接头高温强度与寿命预测

4.1引言

4.2 Cr5Mo异种钢焊接接头高温短时拉伸性能的试验研究

4.2.1试样与试验方法

4.2.2试验结果与分析

4.3 Cr5Mo异种钢焊接接头持久试验

4.3.1试样和试验方法

4.3.2试验结果

4.3.3结果分析

4.4 Cr5Mo异种钢焊接接头持久寿命的比较

4.5小结

参考文献

第五章总结与展望

5.1本文工作总结

5.2展望

5.3论文工作创新之处

在读期间发表论文情况

致谢