本文選題：雙相不銹鋼焊接接頭　切入點：應力腐蝕開裂　出處：《華東理工大學》2015年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：雙相不銹鋼具有高的屈服強度、抗拉強度和優(yōu)異的抗氯離子點蝕和應力腐蝕性能,在石油化工、造紙、化肥、海水淡化等工業(yè)的應用越來越廣泛。母材在固溶處理條件下具有良好的性能,但雙相不銹鋼焊接引起的殘余應力、殘余應變、兩相比例變化、合金元素的偏析或再分布以及析出相等大大降低其服役性能。本文以雙相不銹鋼反應器失效分析為背景,在獲得反應器失效原因的基礎上,調查了應力應變對雙相不銹鋼腐蝕性能的影響,研究了雙相不銹鋼焊接接頭的氫脆敏感性和氯離子應力腐蝕敏感性,分析了歸一法測試雙相不銹鋼焊接接頭斷裂韌性的可行性。本文研究的主要內容和結論如下：(1)反應器接管焊接接頭失效的根本原因是焊接過程中出現(xiàn)的結晶裂紋在室溫下出現(xiàn)了脆性裂紋擴展以及由點蝕引發(fā)的應力腐蝕開裂。不合理的焊接工藝導致蒸汽盤管接管焊縫的兩相比例發(fā)生嚴重失衡,鐵素體含量高達80-90%,在高拘束度下發(fā)生了結晶裂紋。而中間攪拌器接管焊縫應力腐蝕裂紋則是由于不合理的焊接工藝導致焊縫和熱影響區(qū)出現(xiàn)大量的。相和二次奧氏體,嚴重降低了影響區(qū)的局部腐蝕抗力,在有水進入反應器非正常工況下,引發(fā)嚴重的氯離子的點蝕和應力腐蝕開裂現(xiàn)象。(2)彈性應力一方面降低了雙相不銹鋼的點蝕電位,改變了鈍化膜穩(wěn)定性,另一方面降低陽極電流密度,提高其抗均勻腐蝕性能。隨著預應變的增加,SAF2205雙相不銹鋼的點蝕抗力輕微下降,陽極電流密度顯著增加,均勻腐蝕抗力下降明顯。塑性變形可以降低鈍化膜的穩(wěn)定性,SAF2507由于擁有更高的合金元素,即使受到顯著的塑性變形,鈍化膜的穩(wěn)定也沒有遭到破壞,腐蝕抗力基本沒有改變。(3)應力加速雙相不銹鋼時效過程中沉淀相的析出速度,改變析出相的數(shù)量、形態(tài)和分布。應力加速了雙相不銹鋼的中合金元素的擴散速度,降低了析出相中合金元素的含量,提高了二次奧氏體中合金元素的含量,從而延緩了腐蝕性能的降低。而且由此改變了腐蝕模式,使時效后的組織呈現(xiàn)均勻腐蝕,而不是未加應力時效后的嚴重局部腐蝕。(4)雙相不銹鋼焊接接頭氫脆敏感性基本取決于組織的兩相比例,鐵素體含量越高氫脆敏感性越大。盡管焊接接頭區(qū)域非常狹窄,利用小沖桿測試技術也可有效的區(qū)分焊接接頭不同位置氫脆敏感性大小,研究結果顯示,熱影響區(qū)是氫脆敏感性最大的區(qū)域。。(5)慢應變速率試驗測試表明雙相不銹鋼焊接接頭的應力腐蝕性能較母材低,斷裂位置大部分出現(xiàn)在熱影響區(qū)。由于受到焊接熱循環(huán),熱影響區(qū)組織和力學性能發(fā)生明顯變化,但仍保留一部分母材的性質,其應力腐蝕性能仍受到母材組織和力學性能各向異性的影響,沿軋制方向的焊接接頭應力腐蝕敏感性明顯小于垂直于軋制方向的焊接接頭。(6)斷裂韌性測試中的歸一法和卸載柔度法獲得的J-△a阻力曲線在裂紋擴展量小于0.5mm的情況下具有非常高的重合度,說明采用歸一法獲取雙相不銹鋼的斷裂韌性參數(shù)是可行的。雙相不銹鋼焊接接頭屬于高韌性材料,具有高的硬化程度和屈服應變,需要更高的鈍化線斜率匹配J-△a阻力曲線。分別采用GB/T21143-2007和ASTM E1820-01-2001方法研究了兩種不同鈍化線斜率對J0.2的影響,結果顯示選取GB/T 21143-2007中定義的3.75Rm鈍化線斜率獲得的Jo.2誤差在10%之內,說明用歸一法選取3.75Rm鈍化線斜率研究雙相不銹鋼斷裂韌性是合適的。
[Abstract]:High yield strength of duplex stainless steel, tensile strength and excellent resistance to chloride pitting and stress corrosion resistance, in the petroleum chemical industry, papermaking, chemical fertilizer application, such as the desalination industry more and more widely. The parent material has good performance in the solution treated condition, but the double phase stainless steel welding induced residual stress stress, residual strain, ratio of phase change, or the redistribution of the segregation of alloy elements and precipitates greatly reduce its service performance. Based on the failure analysis of the background of dual phase stainless steel reactor, based on reactor failure, investigated the influence of stress and strain should be corrosion of duplex stainless steel, a double phase stainless steel welding joint embrittlement and chloride stress corrosion sensitivity analysis, the normalization method to test the feasibility of duplex stainless steel welded joint fracture toughness. The main contents and conclusions Are as follows: (1) reactor over the root cause failure of the welded joint is the crystallization of cracks in the welding process at room temperature appeared brittle crack propagation and pitting caused by stress corrosion cracking. Unreasonable welding lead over steam coil weld occurrence ratio of phase imbalance, the ferrite content is as high as 80-90% that happened in the high restraint degree of crystal crack. And the middle agitator nozzle weld stress corrosion cracking is due to the incorrect welding process of welding seam and heat affected zone. And the emergence of a large number of two austenite, severely reducing the effects of local corrosion resistance area, in the water into the reactor under abnormal conditions, lead to severe chloride pitting and stress corrosion cracking phenomenon. (2) the elastic stress on one hand reduces the pitting potential of duplex stainless steel, change the passive film stability. On the other hand, Yang Most current density, improve the anti corrosion performance. With the increase of pre strain, pitting resistance of duplex stainless steel SAF2205 decreased slightly, the anodic current density increased significantly, uniform corrosion resistance decreased significantly. The stability of plastic deformation can reduce the passivation film, SAF2507 with higher alloy elements, even under significant plastic deformation the passive film stability is not damaged, corrosion resistance is basically not changed. (3) stress accelerated precipitation phase velocity of duplex stainless steel in the aging process, the changes in the number of precipitates, the morphology and distribution of stress. Accelerate the diffusion rate of alloy elements in duplex stainless steel, reducing the content of the precipitation phase of alloy elements, improve the content of alloy elements in austenite two times, thus delaying the decrease of corrosion performance. And thus change the corrosion pattern, make the organization appear even after aging Corrosion, but not with serious local corrosion force after aging. (4) of duplex stainless steel welded joints depends on the Hydrogen Embrittlement Susceptibility organization, ferrite content is higher the greater susceptibility to hydrogen embrittlement. Although the weld zone is very narrow, the distinction between small punch test technology can also be effective in different the position of the Hydrogen Embrittlement Susceptibility size of welded joint, the results showed that the heat affected zone is a region. The largest hydrogen embrittlement (5) slow strain rate test test showed that the welded joint stress corrosion resistance than the parent material of low duplex stainless steel, the fracture position of most in the heat affected zone. Due to the welding thermal cycle, thermal effect and the mechanical properties of tissue changed significantly, but still retains the properties of a part of the parent material, the stress corrosion performance is still affected by the microstructure and mechanical properties of the base metal anisotropy, welded joints along the rolling direction Stress corrosion sensitivity is significantly less than the welded joints perpendicular to the rolling direction. (6) a very high degree of coincidence with less than 0.5mm under the condition of J- a resistance curve obtained fracture toughness test of the unitary method and unloading compliance method in crack growth, the normalization method to obtain the fracture toughness of duplex stainless steel is feasible. Duplex stainless steel welding joint belongs to high toughness materials, with a high degree of hardening and the yield strain, need higher blunting line slope, the J- Delta a resistance curve. Using the GB/T21143-2007 and ASTM E1820-01-2001 method to study the effects of two different passive line slope of J0.2, results show that the selected GB/T 3.75Rm blunting line the definition of the 21143-2007 slope obtained Jo.2 error within 10%, with normalization method selection on the fracture toughness of 3.75Rm duplex stainless steel passivation line slope is appropriate.

【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG457.11

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本文編號：1594054