反应堆压力容器模拟锻件用SA508-3CL钢性能研究

?必威动态 ????|???? ?2019-08-02 11:52


  1试验材料及方法1.1试验材料试验材料为反应堆压力容器用SA508-Gread3Class钢模拟(定义:对真实事物或者过程的虚拟)锻件,经过两次锻造后,锻件的厚度为210 mm.钢的化学成分:能源(说明:向自然界提供能量转化的物质)的需求也越来越大。在我国的能源结构中,矿物能源所占的比例超过了90%,而水电的比例不到7%,核能的比例更不到1%.其中在矿物能源中,煤的比例高达70%,煤的燃烧产生了大量的固体废物以及排入环境中的放射性物质,造成环境的大量污染和破坏,同时燃煤所产生的C2等造成的温室效应以及S2和氮氧化物等造成的酸雨正在全球范围内破坏人类赖以生存的生态环境。核电是一种安全清洁的能源,不仅可以提供大量电力,而且还会大大改善环境,因此核电己越来越引起大家的关注,核能的开发和利用正引起我国的重视。建造大型的核电站,需要反应堆压力容器、蒸汽发生器、稳压器等大型压力容器。反应堆的压力容器是核电站的一道重要的安全屏障,它是壁厚约为200的钢质压力容器,这些压力容器的制造材料主要为大型锻件,目前使用较多的是SA508-3CL钢大型锻件。对SA508-3CL钢大型锻件的显微组织进行了研究,本文就SA508-3CL大型锻件的性能做了进一步研究。
  11―),男,安徽定远人,高级工程师,主要从事核电材料的研宄工作,发表论文5篇。联系电话:021- 64307921Emaillingjirshmpyahooomcn基金项目:上海市科技结合生产工业会战项目:200603-22整个壁厚)分别取样,分成两组,一组进行调质热处理,调质工艺:880°C x2h强风冷却+ 650°Cx12h空冷。其中880°C保温2h后强风冷却,控制其冷却速度相当于在模拟锻件壁厚3/4 5处的水淬冷却速度;另一组则不做调质热处理,用作性能对比试验。两组试样块分别取切向冲击试样,测定0°C和-20°C的冲击韧度值。
  亚临界温度热处理对模拟锻件冲击性能的影响在锻件Y试样块的3/4M立置,取5块试样,按下列工艺进行亚临界温度热处理:在Y1~Y4四个试片上取轴向、切向的拉伸和冲击试样,分别测定切向拉伸及切向、轴向的0°
  C、-20°C的冲击值。
  回火工艺参数P值对模拟锻件性能的影响在X试样块的3/45位置处,取试样片6片,按下列工艺进行回火试验:X1 2试验结果和讨论1壁厚对冲击性能的影响为H试样块壁厚对模拟环冲击韧度(Toughness)的影响。
  其中RCCM为法国A9ME-RCCM标准。由发现,在模拟环的内、外壁,冲击韧度明显高于中心部位。经过调质处理后的试样,冲击韧度值在0°C有了一定的提高,而在-20°C时却有少量下降,特别是在内、外壁区域,冲击韧度下降更明显。
  锻件截面不同部位冲击韧度的不均匀性和其显微组织与材料的偏析有关。不锈钢储罐有较强的耐腐性,它不受外界空气及水中余氯腐蚀。每个球罐出厂前均经受超强的压力测试和检验,在常压下使用寿命可达100 年以上。一方面大锻件的钢水在凝固时,以树枝状骨架的方式来完成结晶,合金元素、夹杂和气体在树枝状骨架上形成偏析,从而引起力学性能的不均匀性。另一方面,在大锻件的锻后热处理冷却过程中,内、外壁的冷却速度明显高于中心部位的冷却速度,在表面区域其组织完全转变为马氏体组织,并且析出细小的碳(C)化物。随着壁厚的增加,冷却速度也降低,从外壁到心部,显微组织经过由马氏体一下贝氏体一上贝氏体一粒状贝氏体发展,愈往锻件的心部,粒状贝氏体组织也愈多,析出的碳化物更为粗大。偏析和显微组织的不均匀性,引起模拟环冲击韧度的不均匀性,在模拟环的内、外壁冲击韧度明显高于中心部位171.亚临界温度热处理对模拟锻件冲击性能的影响从Fomaster相变仪测定试验用钢的连续(Continuity)冷却转变曲线(Curve),可以得到试验材料的相变点为:Ac―°C,AQ=°C.为了提高各种碳钢和合金钢锻件的缺口韧度,在淬火前加一次正火取得了良好的效果,采用两次淬火及回火处理更可以改进锻件的塑性和韧性,并获得更细密的显微组织。如果将最后一次热处理温度采用Ac和AC3之间的亚临界温度,则更能进一步改进钢的V形缺口韧度m.表1为Y试样块经不同亚临界温度热处理后的抗拉强度变化,由表1可见,试样的抗拉强度比调质态有所下降,但仍能满足法国RCCM的指标。表2的冲击韧度值则显示,经过亚临界温度热处理后,切向和轴向的冲击韧度值有了很大的提高,特别是在-20°C的表1亚临界温度热处理后的抗拉强度试样编号试验温度厂c室温表2亚临界温度热处理后的冲击韧度值试样编号实测值平均值实测值平均值切向轴向冲击韧度,提高的幅度更大。
  试样冲击韧度的提高与试样的组织变化有关,经过亚临界温度热处理,试样在奥氏体化不完全的情况(Condition)下淬火,从而在淬火组织中保留一部分铁素体,用来改善低温韧度。为Y1和Y3试样的金相组织,试样经过770°C和710°C亚临界温度热处理后,淬火组织中分别含有15%和20%的铁素体。
  3试样的金相组织770°C亚临界热处理后,含15%铁素体临界热处理,含20%铁素体2.3回火工艺参数p值对模拟环性能的影响回火工艺参数P对材料的强度和冲击性能影响Tx103,:T为回火温度,t为回火时间。分气缸也叫分汽包,它是 蒸汽锅炉的主要配套设备,广泛用于发电、石油化工、钢铁、水泥、建筑等行业。压力容器并对每个类别的压力容器在设计、制造过程,以及检验项目、内容和方式做出了不同的规定。压力容器已实施进口商品安全质量许可制度,未取得进口安全质量许可证书的商品不准进口。
  将回火后的试样分别在室温进行拉伸和冲击试验,结果见很显然,在650°C回火时,随P值增加,材料的抗拉强度略有下降,但仍然满足法国(France)RCCM指标;而对于材料的冲击韧度,当P值为19.0~19.3之间有一峰值,随后急剧下降。
  由此可知,选择合适的回火参数对提高SA508-3CL钢的性能是很重要的,从回火工艺参数P对SA508-3CL钢的抗拉强度b和冲击初度值aKV.的影响试验结果可以知道,选择回火工艺参数在19.0~ 19.3之间,既能保证材料的高强度,又能保证材料的高韧度。
  3结论通过对反应堆压力容器模拟锻件用SA508-3CL钢的性能优化研宄,得到以下结论:壁厚对大型锻件的力学性能影响很大,内、外壁试样的冲击韧度值明显高于中心部位的冲击韧度。
  亚临界温度热处理可以显著改善模拟锻件的冲击韧度。
  回火工艺参数对材料(Material)的性能影响也很大,选择合理的回火参数,既能保证材料的强度,又能保证材料的韧度。