【摘要】：隨著時代的發(fā)展,核能成為全球解決能源危機(jī)的重要手段。安全端異種金屬焊接接頭是核電主管道的重要部分,其安全性是核電站能夠安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素。因此,研究異種金屬焊接件的組織結(jié)構(gòu)及其對焊接件的室溫形變行為和高溫水氧化行為和機(jī)理的影響對延長焊接接頭的壽命,提高核電安全性具有重要意義。本論文以核電主管道安全端異種焊接焊接件316L不銹鋼/Inconel182為研究對象,研究了整個焊接件的組織和微觀結(jié)構(gòu),研究了焊接件的常溫腐蝕性能和高溫水氧化行為,利用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線光電子能譜、透射電子顯微鏡等對焊接件高溫水氧化后的試樣進(jìn)行表征,系統(tǒng)地揭示了高溫水氧化行為與焊接件的組織之間的關(guān)系,提出焊接件的高溫水氧化規(guī)律和氧化機(jī)制;利用原位拉伸技術(shù)探究拉伸過程中的組織演變對微觀裂紋萌生與擴(kuò)展的影響,系統(tǒng)地研究了焊接件在拉伸過程中的組織演變規(guī)律,并提出了組織與形變行為之間的相關(guān)性。本文取得的主要結(jié)果如下:(1)異種焊焊接件316L不銹鋼/Inconel 182存在顯著的微觀組織的非均勻性。母材和熱影響區(qū)的微觀組織為等軸奧氏體組織。焊縫金屬Inconel 182區(qū)域的微觀組織為奧氏體枝晶。熔合界面區(qū)域交替分布著兩種不同類型的熔合界面,一種界面為明銳界面(稱為Type-A熔合界面),焊縫金屬與基體金屬直接由熔合線分開,位于兩道焊道交界處;另一種是外延生長界面(稱為Type-B熔合界面),焊縫金屬與基體金屬由具有一定寬度的外延生長區(qū)域分開;Type-A界面總長度占整個熔合界面的15%;(2)異種焊焊接件的表面電勢、殘余應(yīng)變、電化學(xué)性能與硬度分布存在不均勻性。顯微硬度從母材金屬到焊縫金屬逐漸升高;由于Type-B熔合界面中存在晶粒尺寸較小的胞晶結(jié)構(gòu),導(dǎo)致外延生長區(qū)硬化現(xiàn)象出現(xiàn)。基體材料的殘余應(yīng)變最大,Type-A熔合界面比Type-B具有更高的殘余應(yīng)變值,焊縫材料的殘余應(yīng)變最小。Type-A熔合界面兩側(cè)表面電勢差變化值比Type-B熔合界面的表面電勢差變化值要大,Type-A熔合界面的電偶腐蝕較強(qiáng)烈。Type-A熔合界面的抗腐蝕性能更低,Type-A熔合界面會優(yōu)先被腐蝕。.(3)異種焊焊接件的不同組織對高溫高壓水環(huán)境下的氧化產(chǎn)物和氧化機(jī)理有不同的影響。基體金屬外層的氧化產(chǎn)物為具有尖晶石結(jié)構(gòu)的氧化物,焊縫金屬外層的氧化產(chǎn)物為具有擇優(yōu)生長的片狀Ni(OH)2,生長方向?yàn)閇0001];在異種焊接接頭上316L不銹鋼基體金屬表面,Inconel 182合金焊縫及熔合線上的氧化膜均具有雙層結(jié)構(gòu);Type-A界面中的316L不銹鋼的內(nèi)層氧化膜中沒有生成Cr2O3,只有八面體結(jié)構(gòu)的尖晶石氧化物存在,導(dǎo)致氧化物之間形成了微孔洞,使腐蝕介質(zhì)和金屬離子更容易擴(kuò)散,導(dǎo)致腐蝕的加重。(4)異種焊接接頭的不同組織對室溫形變行為具有不同的影響�；w金屬中的孿晶界在拉伸過程中轉(zhuǎn)變?yōu)榇蠼嵌染Ы?具有很高的殘余應(yīng)變和位錯堆積能導(dǎo)致裂紋沿轉(zhuǎn)變后的晶界萌生,基體金屬的斷裂模式為韌性斷裂。由于焊縫金屬組織中沒有孿晶,裂紋在具有高應(yīng)變和位錯能的滑移帶上萌生,斷裂方式為韌性斷裂。在兩種熔合界面上,裂紋均在Inconel 182一側(cè)的滑移帶上萌生,Type-A熔合界面屬于韌性斷裂;Type-B熔合界面的斷裂方式為混合脆性和韌性斷裂,由于晶粒取向的影響導(dǎo)致外延生長區(qū)域的斷裂模式為脆性斷裂。
【圖文】：

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本文編號：2641660