本文關(guān)鍵詞：核壓力容器SA508Gr4鋼焊接質(zhì)量控制研究

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【摘要】：在核壓力容器制造過程中，特厚鋼板焊接質(zhì)量直接影響著整個(gè)反應(yīng)堆的安全運(yùn)行，而焊接過程中的溫度場(chǎng)分布以及焊后的殘余應(yīng)力分布對(duì)整個(gè)焊縫區(qū)域的影響尤為重要。本文以承壓材料SA508Gr4鋼為研究對(duì)象，通過計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)計(jì)算鋼板焊接過程的溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，掌握殘余應(yīng)力分布規(guī)律及焊后變形情況，建立了熱影響區(qū)寬度的預(yù)測(cè)方法，最終達(dá)到控制材料焊接成型質(zhì)量、預(yù)測(cè)接頭局部質(zhì)量的目的。 分別采用差熱分析儀、淬火膨脹儀、熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)測(cè)定SA508Gr4鋼焊接模擬計(jì)算時(shí)所需的材料熱物理性能參數(shù)，同時(shí)對(duì)該材料的高溫力學(xué)性能進(jìn)行分析并繪制SH-CCT圖，綜合評(píng)定其焊接性。SH-CCT圖表明，在焊接熱影響區(qū)組織連續(xù)轉(zhuǎn)變過程中，只有馬氏體和貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，t8/5在4.6~15s時(shí)，冷卻形成板條狀馬氏體；當(dāng)t8/5大于1200s時(shí)，則完全轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w組織；此外，SA508Gr4鋼的高溫抗拉強(qiáng)度在800~1250℃范圍內(nèi)隨溫度的升高而降低，高溫塑性較好，但存在偏向高溫側(cè)的第Ⅱ脆性區(qū)，尤其在1230℃拉伸時(shí)，斷口呈明顯的脆性斷裂，斷面收縮率僅為50%，脆性斷裂主要是氧化物沿晶界析出所致。在SA508Gr4特厚板焊接時(shí)，淬硬傾向嚴(yán)重，焊接性較差，需通過控制焊接工藝并且在200℃以上焊前預(yù)熱來(lái)保證質(zhì)量。 基于以上數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，應(yīng)用數(shù)值模擬技術(shù)建立SA508Gr4鋼板X形坡口雙面單道焊接實(shí)體模型，采用分層加載熱源以及添加體生熱率修正系數(shù)的方法，對(duì)電弧焊溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算及試驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果顯示，，在首道焊后，試板兩端在厚度方向向上翹曲2.53mm，第二道焊后，試板向上翹曲變?yōu)橄蛳缕?.75mm。殘余應(yīng)力測(cè)定值與模擬值基本吻合，距焊縫中心20mm位置的橫向殘余應(yīng)力為550Mpa拉應(yīng)力，中心處為壓應(yīng)力，而縱向殘余應(yīng)力主要為拉應(yīng)力。 通過研究熱輸入對(duì)過熱區(qū)、相變重結(jié)晶區(qū)、不完全重結(jié)晶區(qū)組織及寬度的影響規(guī)律，模擬計(jì)算不同熱輸入下的焊接熱循環(huán)過程，建立熱影響區(qū)及子區(qū)寬度預(yù)測(cè)方法。預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)SA508Gr4鋼接頭熱影響區(qū)寬度中性能較不穩(wěn)定的過熱區(qū)及不完全重結(jié)晶區(qū)寬度占優(yōu)，需要通過焊后熱處理來(lái)改善接頭性能。
【關(guān)鍵詞】：SA508Gr4鋼 電弧焊接 數(shù)值模擬 溫度場(chǎng) 應(yīng)力場(chǎng)
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TL351.6;TG457.5
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 引言9-10
• 1 緒論10-21
• 1.1 核壓力容器用鋼簡(jiǎn)介10-12
• 1.1.1 核壓力容器用鋼的特點(diǎn)10-11
• 1.1.2 核電壓力容器用鋼發(fā)展及研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2 SA508Gr4 鋼概況及焊接性12-13
• 1.3 焊接材料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的測(cè)定13-16
• 1.3.1 材料熱物理參數(shù)測(cè)定14
• 1.3.2 鋼的高溫力學(xué)性能14-15
• 1.3.3 焊接 CCT 曲線測(cè)定15-16
• 1.4 焊接數(shù)值模擬技術(shù)研究進(jìn)展16-19
• 1.4.1 數(shù)值模擬技術(shù)現(xiàn)狀及進(jìn)展17
• 1.4.2 焊接溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)研究進(jìn)展17-19
• 1.5 研究的主要內(nèi)容及意義19-21
• 2 SA508Gr4 鋼焊接性評(píng)定21-36
• 2.1 材料熱物理性能參數(shù)測(cè)定21-24
• 2.2 連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖的制定24-33
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)方案24-25
• 2.2.2 組織性能分析25-30
• 2.2.3 SH-CCT 圖分析30-32
• 2.2.4 熱影響區(qū)組織百分含量及性能圖32-33
• 2.3 焊接性的間接評(píng)定33-35
• 2.3.1 碳當(dāng)量33-34
• 2.3.2 冷裂紋敏感性34
• 2.3.3 熱裂紋敏感性34-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 3 高溫力學(xué)性能分析36-45
• 3.1 實(shí)驗(yàn)方案36-37
• 3.2 高溫?zé)釓?qiáng)度分析37-39
• 3.3 高溫?zé)崴苄苑治?/span>39-41
• 3.4 高溫脆性區(qū)間脆化機(jī)理分析41-43
• 3.4.1 掃描斷口分析41-42
• 3.4.2 能譜分析42-43
• 3.4.3 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶分析43
• 3.5 本章小結(jié)43-45
• 4 SA508Gr4 鋼溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)分析45-56
• 4.1 焊接工藝制定45-46
• 4.2 焊接溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)測(cè)定46-48
• 4.2.1 焊接溫度場(chǎng)的測(cè)定46
• 4.2.2 焊接應(yīng)力場(chǎng)測(cè)定46-48
• 4.3 有限元模型48-50
• 4.3.1 模型建立48-49
• 4.3.2 控制方程及加載方式49-50
• 4.4 焊接溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)分析研究50-55
• 4.4.1 焊接溫度場(chǎng)瞬態(tài)分析50-52
• 4.4.2 焊接熱循環(huán)曲線分析及驗(yàn)證52-53
• 4.4.3 焊接應(yīng)力場(chǎng)分析及驗(yàn)證53-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 5 焊接熱影響區(qū)及子區(qū)寬度預(yù)測(cè)56-70
• 5.1 寬度預(yù)測(cè)的理論依據(jù)56-58
• 5.2 熱影響區(qū)寬度測(cè)定預(yù)備試驗(yàn)58-67
• 5.2.1 焊接工藝及試驗(yàn)方法58-59
• 5.2.2 焊接熱輸入對(duì)組織及性能的影響59-63
• 5.2.3 HAZ 寬度測(cè)定63-64
• 5.2.4 焊接溫度場(chǎng)模擬及準(zhǔn)確性驗(yàn)證64-65
• 5.2.5 熱影響區(qū)寬度模擬值與試驗(yàn)值對(duì)比65-67
• 5.3 SA508Gr4 鋼焊接熱影響區(qū)及子區(qū)寬度預(yù)測(cè)67-68
• 5.4 本章小結(jié)68-70
• 結(jié)論70-71
• 參考文獻(xiàn)71-77
• 在學(xué)研究成果77-78
• 致謝78

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李承亮;張明乾;;壓水堆核電站反應(yīng)堆壓力容器材料概述[J];材料導(dǎo)報(bào);2008年09期

2 楊秀芝;姚潤(rùn)鋼;余圣甫;霍光瑞;付秀娟;;雙絲埋弧焊熱循環(huán)曲線測(cè)試及其熱循環(huán)特性研究[J];電焊機(jī);2010年03期

3 楊運(yùn)民;石靜;程鞏固;姜濤;;A5083鋼奧氏體晶粒度同變形量和加熱時(shí)間的關(guān)系[J];重慶大學(xué)學(xué)報(bào);2009年12期

4 喬學(xué)亮;胡鎮(zhèn)華;崔昆;;高溫脆性的研究進(jìn)展[J];鋼鐵;1992年11期

5 邰江,崔嵐,張莊,史巨元;核壓力容器鋼和焊縫的力學(xué)性能研究[J];鋼鐵;2003年09期

6 龔雅林;張炯明;甄新剛;陳少東;姚永寬;王道遠(yuǎn);;中碳微合金化鋼高溫延塑性的研究[J];鋼鐵;2010年06期

7 王勇;王長(zhǎng)順;孫殿東;;核電用鋼的開發(fā)與展望[J];鞍鋼技術(shù);2012年06期

8 王佳驥;付魁軍;及玉梅;呂冬;;EH36船板鋼大線能量焊接連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變行為研究[J];鞍鋼技術(shù);2013年01期

9 蘇杭;常榮輝;倪家強(qiáng);;基于SYSWELD的焊接模擬仿真[J];大連交通大學(xué)學(xué)報(bào);2013年02期

10 陳雨來(lái);董長(zhǎng)征;蔡慶伍;萬(wàn)德成;李亮;齊越;;Mo和Ni對(duì)高強(qiáng)無(wú)碳化物貝氏體鋼組織轉(zhuǎn)變與力學(xué)性能的影響[J];材料工程;2013年09期

本文編號(hào)：548492