经不同规范焊后热处理的核电用碳钢的力学性能比较_第1页
经不同规范焊后热处理的核电用碳钢的力学性能比较_第2页
经不同规范焊后热处理的核电用碳钢的力学性能比较_第3页
经不同规范焊后热处理的核电用碳钢的力学性能比较_第4页
经不同规范焊后热处理的核电用碳钢的力学性能比较_第5页
全文预览已结束

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

经不同规范焊后热处理的核电用碳钢的力学性能比较古敏,王殿祥,韩丽。曲世超,王军,石琳。葛树涛大连宝原核设备有限公司,辽宁大连116620摘要对人员闸门、设备闸门等核电设备部件用相近规格P265GH钢板,按不同核电技术规格书要求的规范进行模拟焊后热处理,结果表明,三种规范的加热温度和保温时间对力学性能影响不明显,但冷却速率对母材冲击韧性影响明显。关键词核电部件;热处理规范;力学性能;冷却速率;冲击韧性中图分类号TH142;TG406文献标志码A文章编号10014837201506003505DOI103969JISSN10014837201506006MECHANICALPROPERTIESCOMPARISONOFCARBONSTEELFORNUCLEARPOWERSUBJECTEDTOPOSTWELDHEATTREATMENTUNDERDIFFERENTSTANDARDSGUMIN,WANGDIANXIANG,HANLI,QUSHICHAO,WANGJUN,SHILIN,GESHUTAODALIANBAOYUANNUCLEAREQUIPMENTCO,LTD,DALIAN116620,CHINAABSTRACTSIMILARP265GHUSEDINPERSONNELAIFLOEK,EQUIPMENTAIRLOCKANDMORENUCLEARPANSWERESUBJECTTOSIMULATEDPOSTWELDHEATTREATMENTOFDIFFERENTNUCLEARSPECIFICATIONITWASFOUNDTHATTHEMECHANICALPROPERTIESWERENOTOBVIOUSFORHEATINGTEMPERATUREANDHOLDINGTIMEINTHREESTANDARDS,BUTTHEIMPACTTOUGHNESSOFTHEBASEMETALWASOBVIOUSAFFECTFORCOOLINGRATEKEYWORDSNUCLEARPART;HEATTREATMENTSTANDARD;MECHANICALPROPERTY;COOLINGRATE;IMPACTTOUGHNESSF0引言目前,我国核电设备制造采用的国外标准有ASME一,RCCM及俄罗斯的标准,国内发布的能源行业相关标准,主要是沿袭RCCM的规定J。这些标准差异较明显,以模拟焊后热处理为例,对同一种类材料焊接的核电部件,按不同规范热处理后力学性能也不可能相同。为了进行比较,文中对人员闸门、设备闸门中的厚板母材和焊接材料进行了不同规范的模拟焊后热处理,并对其结果进行分析讨论,以供核电项目设计者编写技术规格书时参考。1相同材料核电部件的不同模拟焊后热处理规范图L所示的3种模拟焊后热处理工艺分别根据相关标准和技术规格书编制,并得到相关设计部门确认。35CPVT经不同规范焊后热处理的核电用碳钢的力学性能比较VO132NO62015425时间,HA按RCCM标准编制的工艺时间HJ炉越赠炉L_一C俄罗斯技术规格书给出的工艺图1按RCCM,ASMEM和俄罗斯技术规格书编制的模拟焊后热处理工艺2相同材料不同模拟焊后热处理规范的力学性能变化21母材性能的变化211试验用板材的化学成分试验用3种厚度板材的化学成分供货值和复B按ASME一规范编制的工艺验值列于表1。表1P265GH钢板的化学成分板材规格CSIMNCRNIPSNTIMONBCUVALTNLM供货值0180221030050004000LL00030010000100010O0L600200O0L003585复验值019022104004300320012D00L3000570002500020O0360O059D0O160040供货值01602210300500040001L00030010000L0OO1O0OL6O0200001003595复验值0190221040O43003200120001300057000250002OOO3600059D00160O40供货值0190191O1004001O00110003O0O58OOO200O10O016OO2000O1003010O复验值0190。20100026000770012D0024001000015O002700036OO065D。OOL20035标准值O750220461500350350030001800140040110030350O30015212试验用板材不同热处理规范的力学性能表2列出不同规范热处理后的板材力学性能试验值。可以看出,在595650,保温6H以上,材料的强度和伸长率无明显变化,且都远高于供货标准规定的最低值。在热处理保温温度和保温时间相同的情况下,3种规格板材热处理冷却速率55H以下者冲击韧性比5585H的大幅下降,有的已接近EN100282009压力36容器用钢板标准规定的下限值,分别为35J和38J。由于厚板都存在不同程度的组织偏析,同组冲击试样的冲击试验结果冲击吸收能量值也相差悬殊,最高差值达120J。22填充金属性能的变化221试验用焊接材料的化学成分试验用2种焊接材料熔敷金属的化学成分供货值和复验值列于表3。第32卷第6期压力容器总第271期表2P265GH钢板不同规范模拟热处理后的力学性能规格抗拉强度屈服强度伸长率冲击吸收能量炉号批号热处理状态MMRMPARMPAAKV2一20J50,44,98板厚14处正火供货态供货值4732802950,45,49表层46,49,51板厚14处6006H模拟供货值4463023445,51,56表层14406894N3100C49,100板厚14处6106H模拟复验值5043633492,137,64表层70,35,46板厚14处600OC6H模拟复验值482318325159,235,215表层126,106,121板厚14处正火供货态供货值46824629112,105,101表层133,77,97板厚14处600CCX6H模拟供货值45730635101,95,98表层14007194N385CHB414766106,98,114板厚14处6106H模拟复验值491322345112,68,97表层84,110,114板厚14处6006H模拟复验值4773113338,65,54表层185,98,65板厚14处640X10H模拟供货值46530133549,74,110表层14105535N095CCHA42466595,130,140板厚14处64010H模拟复验值47532835120,125,110表层表层T27标准值41053021522板厚I4处L9注某钢厂模拟热处理后的力学性能试验值;某公司按ASME一规范的冷却速率5585H复验模拟热处理后的力学性能试验值;某公司按设计者规定的冷却速率55H以下模拟热处理后的力学性能试验值;按俄罗斯规范模拟热处理后的力学性能供货值和复验值。表3焊接材料熔敷金属的化学成分批号规格RAM牌号CSIMNCRNIPSMOCUV供货值0O93O65119002800510011000900023012000141343044,12复验值O120871520035OO54O01100O7600O1O01100O18ER70S一6焊丝标准值006O507501511518501501500250018015030OO3供货值OO90O190930020O200100O3900L0020024275044640复验值0100271080029001100170OO400012001500O64J427HR焊条标准值O1O0551400加03000250018030035004细晶粒钢焊条。37CPVT经不同规范焊后热处理的核电用碳钢的力学性能比较V0132NO62015222试验用焊接试件不同热处理状态的力学性能表4列出经不同规范热处理后,试件焊缝金属的力学性能试验值。可以看出,在595650,保温6H以上,焊缝金属的强度和伸长率无明显变化,且都远高于母材供货标准规定的最低值。在热处理保温温度和保温时间相同的情况下,不同焊接试件模拟热处理不同冷却速率者冲击吸收能量值相差不大,与母材模拟热处理不同的是,每组试样的冲击吸收能量值都比较均匀。表4焊接材料复验试件不同规范模拟热处理后的力学性能规格RAM抗拉强度屈服强度伸长率冲击吸收能量KV2J批号热处理状态牌号RMICAR砷2MPAA02O509,511,504394,393,39632,38,302O焊态126,128,135119,110,73610,645,605425,420,41519,22,165250击12640X10H模拟502,494,495429,386,410335,34,3352O162,148,168136,131,130134304ER70S一6455,455,440325,310,3003O,275,27525O436焊丝610X6H模拟5732720132,142,142129,123,1303532504326OO6H模拟5553020229,216,223188,186,185348250375焊态4603220165,152,148165,152,14815035013604,406006H模拟450160350、3520188,195,185168,160,1554275044FJ427HR405焊条6106H模拟488322O288,266,237220,204,269304250435600X6H模拟5223O20226,260,211232,192,2043432502657O0标准值4LO600室温22562714235O1注焊材供货商按俄罗斯规范或设计规定规范模拟热处理后的力学性能试验值;某公司按ASME规范的冷却速度5585H复验模拟热处理后的力学性能试验值;按设计者规定的冷却速度55H以下模拟热处理后的力学性能试验值;焊丝供货标准为ASMESFA一518201O,焊条供货标准为GBT51172012。3分析和讨论31模拟热处理温度对力学性能的影响3种不同模拟热处理制度的力学性能试验结果表明,经595650模拟焊后热处理后,钢板和焊缝金属的力学性能都能分别满足EN1002822009压力容器用钢板标准和RCCM一20002002补遗压水堆核岛机械设备设计和建造规则S篇的规定值,与文献6中的研究结果相近。按照ASME一的规定,核电设备用低碳钢的焊后热处理温度范围为595675;RCCM标准规定低碳钢焊后热处理温度范围为550625OC,推荐675OC以上;俄罗斯田38湾项目设备闸门技术规格书规定焊后热处理温度为64010CI。由此可见,焊后热处理规定的差异,是标准制定者根据自己的经验确定的,并无严格的试验依据。将设定温度的偏差值定为5CI,既与实际产品热处理工艺不符,也与标准本身规定的温度范围不符。模拟热处理温度精确到5OC是不现实的。实际上,GBT9452热处理炉有效加热区测定方法在2012版已对2003版“保温精度”的术语进行了纠正,改称“温度均匀性”,定义为“热处理炉实际保温温度相对于工艺规定温度的精确程度,是指各测温点温度相对于设定温度的最大温度偏差”J,这本是指热处理炉的性能,某些技术规格书的编制者却把它变成焊后热处理工艺名义温度允许的温度偏差,这显第32卷第6期压力容器总第271期然是错误的。32模拟焊后热处理时间模拟热处理的保温时间实际上是考虑焊接返修热处理增加的热循环时间确定的。3种模拟热处理规范的保温时间相差较大,同一规格低碳钢材料焊接的产品,按RCCM标准规定,最长保温时间不超过120MIN,按ASME规范计算约25H,而俄罗斯的技术规格书要求保温4555H,并且俄罗斯规定的热处理温度远高于RCCM规定的温度,这与回火参数计算公式P20LOGTX10是相悖的。对于以消除残余应力为主要目的的焊后热处理,较高温度、较短时间的热处理,可与较低温度、较长时间的热处理获得相同的效果,ASME规范中关于低碳钢“降温延时”的焊后热处理规定正是基于这一事实。33加热和冷却速率3种工艺规范对装出炉温度和加热、冷却速率的规定明显不同。由于回火脆性的影响,某些厚板或锻件在以较低冷却速率热处理后其冲击吸收能量值会明显降低,有时会低于标准规定的下限值,表2中按55CH以下冷却速率进行的模拟热处理,已经接近标准规定的下限值。按照试件厚度与焊件厚度的评定规则J,用较薄板厚母材试件进行的焊接工艺评定“覆盖”较厚板材的焊件,由于焊接工艺评定时薄板冷却速率比实际厚板热处理冷却速率快,评定结果合格,在实际生产中,厚板母材实际冲击吸收能量值低于标准值不能被发现。尤其是厚板或锻件存在组织偏析时,经较低冷却速率焊后热处理更容易出现母材冲击韧性不合格J,而焊缝金属冲击吸收能量值却比较均匀。某核电厂核岛压力容器顶盖冲击韧性不合格就可能与此有关,应引起高度重视。4结论和建议1低碳钢焊后热处理温度可在较大范围选择,保温精度和热处理工艺规范的偏差值是完全不同的概念,将6005作为模拟热处理规范混淆了这两个不同概念,前者是指热处理炉性能,后者是指工艺允许的名义温度波动范围。2焊后消除应力的效果与保温温度和保温时间相关联,可用回火参数表达。不论材料厚薄、保温温度高低,规定保温时间最长不超过120MIN是缺乏科学依据的。3冷却速率对厚板母材焊后热处理的冲击韧性有明显影响,较低冷却速率可造成厚板和锻件冲击性能不合格,由于焊接工艺评定的“覆盖规则”,这一问题可能被掩盖。4建议对厚板和大截面锻件的焊接核电部件焊后热处理冷却速率低于55H、且350以下出炉时带母材试件,验证板材和锻件冲击吸收能量值是否符合相关标准规定。参考文献1ASMEBPVC一11I,核设施部件建造规则,第1册,NC分卷,2级部件S2RCCM一20002

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论