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1、核电焊接用奥氏体不锈钢组织中铁素体相的作用和定量这就导致在设备制造过程中存在多种工艺方法,多种考核标准,这样不利于制造厂和业主方对设备质量的控制.促进管板堆焊工艺的标准化,进一步提高管板堆焊技术水平和质量控制水平是今后管板堆焊工艺发展的方向和课题.参考文献核电焊接专题r蜉掳2008(1):35—39.[2]顾永康,张仁刚.核电蒸汽发生器管板大面积镍基合金电渣堆焊研究[C].南京:第五届全国压力容器学术会议,2oo1.337—342.[3]路文江,中尾嘉邦,筱崎贤二.镍基合金焊接热影响区的液化裂纹敏感性[J].焊接,1993,14(3):
2、186—193.[1]张茂龙,李双燕,钱旭辉.核电蒸汽发生器管板——IN.作者简介:刘鸣宇,1983年出生,硕士研究生.目前为核岛主CONEL690镍基合金带极电渣堆焊技术[J].装备机械,设备监造工程师.核电焊接用奥氏体不锈钢组织中铁素体相的作用和定量环境保护部核与辐射安全中心(北京市100082)孙海涛摘要一定比例的铁素体相存在于核电用奥氏体不锈钢组织,包括奥氏体不锈钢堆焊层,奥氏体不锈钢对接焊缝,铸造奥氏体不锈钢等.其中铁素体相的形态和含量对奥氏体不锈钢组织的性能有一定的影响,因此分析其影响机理和确定其比例限值是控制奥氏体不锈钢产
3、品质量所必须的.关键词:奥氏体不锈钢铁素体相铁素体含量.相热裂纹中图分类号:TG457.111奥氏体不锈钢与铁素体相奥氏体相是碳溶于—Fe中所形成的面心立方晶体间隙固溶体,其塑性很好,强度较低,具有一定韧性.铁素体相是碳溶于O/.Fe的体心立方晶格间隙固溶体,相对于奥氏体相,铁素体相强度较高,塑韧性较低.奥氏体不锈钢是指在常温下具有稳定奥氏体相的不锈钢,主要含Cr,Ni,c元素.奥氏体不锈钢具有高韧性和塑性,较好的耐腐蚀性能和加工性能,因此在核电站设备与部件中得到大量的使用.但因其对晶间腐蚀及应力腐蚀比较敏感,且强度较低,故在核电使用中
4、需要通过适当添加合金元素(如Ti,Nb)及控制其加工工艺来改善其使用性能.如果奥氏体不锈钢中各种合金元素成分控制合适,且经过固溶热处理,基本上可以获得单一的奥氏体相.但实际产品中,由于铁素体相稳定化元素(如Cr)收稿日期:2010—10—19的作用,或奥氏体相形成元素(如Ni)的含量不够高,同时受加工1=艺的影响,则常温下主要是奥氏体相,另一小部分则是铁素体相,即在奥氏体不锈钢组织中仍会存在一定数量的铁素体相.铁素体相的含量主要取决于奥氏体不锈钢的化学成分,特别是Cr,Ni当量的影响,同时氮(N)也是奥氏体不锈钢组织铁素体含量的重要影响
5、元素.图1是沿奥氏体晶界分布的铁素体相金相照片,,图1沿奥氏体晶界分布的铁素体相形态2011年第1期33俘慈核电焊接专题在凝固结晶过程中生成并保留至常温的铁素体相的形态及数量会显着影响到奥氏体不锈钢组织的各种性能(如力学性能,热加工性能,焊接性能等).其中有利的影响有:铁素体相的增加提高奥氏体不锈钢的强度;减小奥氏体不锈钢焊接产生热裂纹的倾向;强化铸造奥氏体不锈钢等.不利的影响有:铁素体相的增加降低奥氏体不锈钢的延塑性;增大奥氏体不锈钢锻件热加工裂纹产生倾向;使其耐点蚀性能下降;铁素体相在高温下长时间加热会转变为Or相使钢变脆等.2铁素
6、体相在核设备用奥氏体不锈钢组织中的控制核电站安全壳内与反应堆冷却剂相接触的设备部件,主要由抗腐蚀材料(如304或316型奥氏体不锈钢)或具有相当抗腐蚀性的材料锻造或焊接成形.一般仅使用三类金属材料:不锈钢,镍一铬一铁合金及少量的钴基合金.对于不锈钢材料,只使用奥氏体和马氏体不锈钢.其中奥氏体不锈钢在核电站机械设备中得到最大量使用,其在保证设备力学性能的同时,满足了设备部件耐冷却剂腐蚀的要求.而铁素体相的存在对于核电站用奥氏体不锈钢的力学性能,抗腐蚀性能,焊接性能等都有比较大的影响.下面就奥氏体不锈钢的几种加工制造方式进行分析和说明.2.
7、1奥氏体不锈钢堆焊层中铁素体含量的要求奥氏体不锈钢堆焊在核电站设备上被广泛地使用,如反应堆压力容器简体堆焊层,稳压器简体堆焊层,蒸汽发生器管板堆焊层等.在低合金钢上的奥氏体不锈钢堆焊层一般分两层,即Z2CN24.12(E309L)型焊接材料的过渡层和Z2CN20.10(E308L)型焊接料材的耐蚀层.研究和实际使用中发现,奥氏体不锈钢堆焊层在经受一定时间的高温(600～850℃)加热后会沿晶界析出一种硬而脆的or相(相是Fe—cr金属间化合物,其硬度可达68HRC以上),从而导致堆焊层脆化,塑性和韧性显着下降,易产生裂纹.同时又由于相富
8、铬(50%多),因而在其周围往往出现贫铬区或由于相本身的溶解,而使钢的耐腐蚀性能降低.图2的金相照片中黑色相即相的组织形态.过量的铁素体会增加相的转变倾向,因此在选择堆焊用焊接材料时,必须严格控制熔敷金属中
