不锈钢堆焊试件熔合区充氢前后的断裂韧性研究

研究了氢对不锈钢堆焊层熔合区的断裂韧性的影响作用。发现不锈钢堆焊层熔合区的断裂韧性随着充氢时间的增加而下降,结果表明,氢是引起加氢反应器不锈钢堆焊层剥离的主要因素。     

预热与焊后回火对铸钢基体双金属梯度堆焊锻模堆焊层组织与性能的影响

为解决大型锻模的高成本、低寿命等问题,提出铸钢基体表面堆焊制备大型液压机用锻模新方法,针对其中的焊前预热与焊后回火工艺,将有限元分析与试验分析相结合,研究预热温度与焊后回火对堆焊层组织与力学性能的影响机理。研究结果表明:常温堆焊时,堆焊熔合区组织为马氏体+碳化物+残留奥氏体;随着预热温度的升高,冷却时间不断延长,组织呈现马氏体→贝氏体→珠光体转变趋势,显微硬度逐渐降低;当预热温度为400℃时,熔合区组织为铁素体+珠光体;焊后550℃/2 h回火后,堆焊层及热影响区硬度下降,基体中析出大量碳化物,堆焊层冲击韧性显著提高,断裂方式以韧窝断裂为主,母材性能在回火后无明显变化,说明预热与焊后热处理使堆焊层获得了较好的综合力学性能。     

不锈钢堆焊层抗剥离性能的定量评价

提出了定量评价堆焊层抗离性能的指标“开裂氢浓度Cdc”。研究结果表明，在不同试验条件下，对同一批堆焊试块的剥离性能进行评价，所得到的Cdc值基本上为一常量。因此，可将Cdc作为定量评价的参量。这种评价方法还能将堆焊试块的试验结果与役反应器堆焊层的剥离问题联系起来。     

用于堆焊层氢致剥离研究的一种有效方法

本文对电解充氢法用于不锈钢堆焊层氢致剥离研究的试验依据、原理和试验装置作了详尽的叙述，从试验和理论计算两方面与传统方法进行了比较，结果证实，电解充氢可以词地在合线附近建立与高压釜充氢数值相近的氢浓度峰值，可以有效地获得与高压釜充氢相同的氢致剥离裂纹，而且更为方便、经济。     

316L带极埋弧堆焊残余应力和微观组织的表征

在Q345R表面堆焊焊带309L和316L,其中309L为过渡层。依据标准对熔敷金属进行试验;对试样进行残余应力测定;使用电子背散射技术观察熔敷金属309L层、基体Q345R侧和熔合线附近的微观组织特征。结果表明：熔敷金属铁素体含量、化学成分、晶间腐蚀都满足标准要求;熔敷金属残余应力为压应力,从上表面到316L与309L界面残余应力逐步增大,从316L与309L界面到309L与Q345R界面残余应力逐渐减小,从309L与Q345R界面到基体残余应力逐渐增大。在熔合线附近出现晶粒细化的现象,在热影响区,距离熔合线越近,热输入越大,晶粒直径也越大;熔敷金属层,晶粒倾向于沿着垂直于熔合线的方向生长。     

碳对多元合金系堆焊层硬度和组织的影响

系统地探讨了不同碳含量对C－Cr-Mo-W-V-Nb合金系堆焊焊条堆焊层焊态下和时效处理后的硬度及组织的影响规律。通过实验，初步确字了该合金系碳的质量分数范围为0．70％－0．75％，该合金系堆焊层在较高工作温度条件下仍可保持较高硬度，提高堆焊层硬度，耐磨性和抗裂性，并使之达到较好的匹配仍有待进一步探索和研究。     

长寿命连铸辊的堆焊材料和工艺开发

介绍了大型板坯连铸机连铸辊的工况特点、主要失效形式,阐述了连铸辊堆焊材料的研究现状和性能要求.在1Cr13NiMo堆焊材料的基础上,增加了功能合金元素,开发出新的堆焊焊带和匹配的烧结焊剂,新堆焊熔敷金属的组织、强度和冷热疲劳性能明显优于进口焊材;研究了不同堆焊层间温度和焊后热处理温度对堆焊材料性能的影响规律.结果表明,合理的堆焊层间温度和焊后热处理温度能够获得最理想的组织和机械性能;新型连铸辊的使用寿命优于国外同类产品.     

焊接方法对镍基合金耐晶间腐蚀性能的影响

为了研究双金属复合管中镍基合金堆焊层的耐腐蚀性能，分别采用钨极氩弧焊(GTAW)与冷金属过渡焊(CMT)两种焊接工艺在X65管线钢表面熔覆一层厚度为3 mm的625合金(Inconel625)内衬层．通过双环电化学动电位再活化(DL-EPR)试验来评估通过两种工艺得到的堆焊层的耐晶间腐蚀性能，试验得出通过CMT得到的堆焊层的晶间腐蚀敏感度(DOS)值比GTAW堆焊层的DOS值低0.5%，这表明相比于传统的GTAW堆焊层，通过CMT工艺得到的堆焊层具备更优良的耐晶间腐蚀性能．此外，模拟服役工况的失重腐蚀试验被用来进一步评估堆焊层的耐腐蚀性能，腐蚀试验后的GTAW堆焊层与CMT堆焊层试样表面均出现了不同程度的腐蚀，其中GTAW堆焊层试样表面出现了大量富含Fe、S的腐蚀产物，而CMT堆焊层表面仅存在极少量的腐蚀产物．通过腐蚀前后试样的质量变化计算得到GTAW堆焊层的腐蚀失重速率为0.12 mm/a，而CMT堆焊层其腐蚀失重速率仅为0.01 mm/a．这进一步证明了相比于GTAW工艺采用CMT工艺得到的堆焊层耐晶间腐蚀性能更好．此外，在同一焊接工艺下，堆焊层的耐晶间腐蚀性能存在不均性，靠近熔合...     

熔焊工艺对自熔合金涂层组织的影响

利用显微镜和X射线衍射仪对感应熔焊、火焰喷焊、等离子堆焊Ni基自熔合金涂层的金相组织、结合面形态、涂层微区成分及焊层合金化学成分进行了分析。研究结果表明，感应熔焊涂层与基体界面出现了白亮带，焊层底部形成了明显的针条状组织，并且涂层中部w（Fe）整体高于粉末本身；火焰喷焊层得到均匀一致的奥氏体和碳化物共晶析出物，涂层与基体也属于冶金结合，扩散熔合区w（Cr）和w（Ni）较感应熔焊涂层的有所降低；等离子堆焊层在快速冷凝过程中生成了树枝状结晶组织，焊层中的C、B、Si、Cr等元素烧损率以等离子堆焊最大，火焰喷焊重熔次之，感应熔焊最小；感应熔焊对基体与涂层界面处Fe原子的激活度最大。     

CO_2气体保护焊/喷射送粉法制备Fe基耐磨堆焊层研究

将传统CO2气体保护焊与喷射送粉法复合,在Q235碳钢表面堆焊Fe-C-Cr-BNi系合金,研究了Ni元素含量变化对堆焊层组织和硬度的影响.利用金相显微镜观察堆焊层组织,结合EDS、XRD分析堆焊层的相成分,采用洛氏硬度计测试堆焊层表面的硬度.研究结果表明:堆焊层由马氏体、奥氏体以及(Fe,Cr)7C3和(Fe,Cr)2B硬质化合物组成.堆焊层熔合区由固溶体组成,过热区晶粒粗大,母材区组织均匀.堆焊层的HRC值范围为51.1~56.5,随着Ni含量的增加,堆焊层的硬度缓慢降低.     

硫酸盐介质腐蚀混凝土灌注桩的质量与强度演变

为模拟混凝土灌注桩在硫酸盐渍土环境中侵蚀劣化规律,开展了现浇混凝土试件硫酸盐侵蚀试验,并研究了现浇混凝土试件硫酸盐侵蚀劣化机制.与预制混凝土试件劣化机制进行对比,分析现浇混凝土试件与预制混凝土试件硫酸盐侵蚀劣化的异同.分析水灰比、硫酸盐溶液浓度对现浇混凝土试件耐久性的影响,通过质量变化率、抗压强度相对值分析现浇混凝土试件劣化规律.结果表明:混凝土质量和抗压强度均呈现先增加后减少的趋势;同一条件下,现浇混凝土试件最先出现了质量和强度损失,损失率分别为0.4%和15%;硫酸盐溶液浓度的增加对现浇混凝土试件劣化规律不明显,而混凝土水灰比越大,现浇混凝土试件更易趋于劣化.     

加氢反应器氢剥离问题的研究

对高温高压加氢反应器不锈钢堆焊层剥离问题进行了探讨,采用电渣堆焊(ESW)法、埋弧堆焊(SAW)法和高速堆焊(HSW)法堆焊试件,进行抗剥离性能对比试验,提出了控制剥离途径是选择优良的第一层堆焊金属的材质及成分并采用HSW高速堆焊法。     

高强钢氢致滞后断裂滞后时间的有限元预测

基于氢相关的内聚力模型,开发了顺次耦合的氢致滞后断裂有限元计算程序,预测了预含氢AISI4135高强钢圆棒缺口试样在常载荷拉伸条件下的滞后断裂时间,并考察了试样初始平均含氢水平对滞后断裂的影响.结果表明,氢相关的内聚力模型可有效预测氢致滞后断裂的断裂时间,有限元预测结果和相关报道较为一致.氢致滞后断裂存在氢临界值,当缺口尖端应力集中区聚集的氢浓度达到临界时裂纹开始形核,此临界值和结构的初始含氢量无关.     

氢原子渗透对管线钢微裂纹扩展的影响研究

管线钢在发生氢致开裂过程中,氢原子通过吸附、渗透等方式进入金属并聚集在微裂纹和微孔中,并与缺陷产生相互作用,对钢材的力学性能产生极大影响。为研究氢原子渗透对管线钢裂纹开裂行为的影响,采用分子动力学方法,首先建立含缺陷的铁素体型管线钢的铁素体-渗碳体微观片层结构,随后研究在单轴拉伸载荷作用下,处于300 K温度下不同氢原子浓度对铁素体-渗碳体层间裂纹扩展的影响,获取其力学性能曲线,并观察微观结构不同受载阶段的演化特征。结果显示,随着氢原子浓度的增加,铁素体-渗碳体片层结构的峰值应力将随之减小,且氢浓度越高,峰值应力降低幅度越大。氢原子的引入仅仅会改变裂纹扩展的速度,而不会对裂纹扩展方向产生变化。模型进入塑性应变时,大量位错及相变集中在裂纹右侧,从而阻碍右侧裂纹开裂,并且氢原子的引入也会阻碍FCC相和HCP相向BCC相的转变。研究可为深入探索管线钢氢致开裂行为的微观演化机理提供理论参考。     

Effect of shot peening on hydrogen embrittlement of high strength steel

The effect of shot peening (SP) on hydrogen embrittlement of high strength steel was investigated by electrochemical hydrogen charging, slow strain rate tensile tests, and hydrogen permeation tests. Microstructure observation, microhardness, and X-ray diffraction residual stress studies were also conducted on the steel. The results show that the shot peening specimens exhibit a higher resistance to hydrogen embrittlement in comparison with the no shot peening (NSP) specimens under the same hydrogen-charging current density. In addition, SP treatment sharply decreases the apparent hydrogen diffusivity and increases the subsurface hydrogen concentration. These findings are attributed to the changes in microstructure and compressive residual stress in the surface layer by SP. Scanning electron microscope fractographs reveal that the fracture surface of the NSP specimen exhibits the intergranular and quasi-cleavage mixed fracture modes, whereas the SP specimen shows only the quasi-cleavage fractures under the same hydrogen charging conditions, implying that the SP treatment delays the onset of intergranular fracture.     

UV及UV-H2O2工艺降解阿特拉津的研究

采用紫外（UV）光解工艺及紫外-双氧水（UV—H2o2）联用工艺去除饮用水中内分泌干扰物——阿特拉津，研究了不同影响因素对阿特拉津降解效果的影响，试验结果表明：单独UV光解对阿特拉津有较好的去除效果，阿特拉津光解过程符合-级反应动力学模型．通过提高紫外光辐射强度，可以在短时间内提高阿特拉津的去除率．自来水中有机物及多种离子的存在，会降低阿特拉津的光解速率．UV-H2O2联用工艺对阿特拉津的去除具有协同作用．提高双氧水的初始质量浓度，可以提高光激发氧化反应的速率．辐射强度对阿特拉津降解效果的影响大于双氧水投加量的影响，增加辐射强度比增加双氧水质量浓度更有利于提高阿特拉津的降解速率．     

冻融过程中重塑土水盐迁移试验研究

为探究盐渍土地基冻融过程中的水盐迁移规律,以内蒙古东部典型盐渍土为研究对象,通过改变土样冷端温度,初始含水率,干密度和含盐量等因素,进行室内重塑土单向冻结,双向融化试验。结果表明：试样温度的改变存在滞后性,离冷端越近,温度变化越敏感;在冻结过程中,土样初始含水率、干密度或者含盐量的增大,将造成冻结锋面的移动速度减小。试件水分迁移量随着初始含水率的增大而增大;当初始含水率较低时,冷端温度的变化对水分迁移影响较小,只有当初始含水率足够大时,迁移量才随着冷端温度的降低而增大;土溶液冻结和电导率突变存在关联性;含盐量的增加,会抑制水分迁移。试件整体盐分迁移量随着冷端温度的降低而增大;只有当冷端温度足够低时,盐分迁移量才会随着初始含水率的增大而增大;增大干密度会减少盐分迁移;含盐量的增多,使盐分往试件暖端方向汇聚。     

预制裂纹灰岩试件断裂过程的光弹性试验研究

本文利用光弹性试验对裂纹试件的断裂过程进行了研究。分析结果表明,双裂纹的存在,使裂纹间产生相互影响,从而相邻裂纹间出现高拉应力集中,当应力集中到一定程度时,就会产生拉伸破坏,使裂纹间相互连通,于是逐渐形成宏观破坏。裂纹间相对位置不同,对试件断裂的影响亦不同。