【摘 要】
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焊接是核电核岛主设备制备、安装、检修的关键工艺,也是影响核电站装备质量的决定性因素之一,焊接材料的优劣直接决定了核电装备的质量及寿命。目前主流应用在核电装备制备及修复的焊接材料为Ni Cr Fe-7A系列焊材,然而此类型焊材存在高温失塑裂纹敏感性较高的问题。Ni Cr Fe-13系列焊材是在Ni Cr Fe-7A的基础上进一步增加了Nb、Mo等元素的含量,进一步降低高温失塑裂纹敏感性,然而过多的N
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焊接是核电核岛主设备制备、安装、检修的关键工艺,也是影响核电站装备质量的决定性因素之一,焊接材料的优劣直接决定了核电装备的质量及寿命。目前主流应用在核电装备制备及修复的焊接材料为Ni Cr Fe-7A系列焊材,然而此类型焊材存在高温失塑裂纹敏感性较高的问题。Ni Cr Fe-13系列焊材是在Ni Cr Fe-7A的基础上进一步增加了Nb、Mo等元素的含量,进一步降低高温失塑裂纹敏感性,然而过多的Nb含量会促进Laves相及Laves/γ共晶组织的产生,增大此类焊丝熔敷金属结晶裂纹的敏感性。本文从量化的角度出发,定量研究了新型镍基合金ERNi Cr Fe-13焊丝熔敷金属显微组织对裂纹敏感性的影响规律,并提出了基于显微组织的裂纹敏感性判据。ERNi Cr Fe-13是一种高Nb体系的焊丝,Nb含量过多会在焊丝熔敷金属中形成较多的Laves相及其共晶组织,导致结晶裂纹敏感性的升高。本文通过SEM、Image Pro Plus 6.0等手段与工具对自制的6种新型镍基合金ERNi Cr Fe-13焊丝熔敷金属微观组织进行了量化,利用大厚度裂纹试验对焊丝的抗裂性能进行评价,结合显微组织的量化数据,得到了基于显微组织的裂纹敏感性判据-e判据:即新型镍基合金ERNi Cr Fe-13焊丝未受到焊接热循环和母材稀释影响的熔敷金属的中的Laves相及Laves/γ共晶组织的体积分数占比h<1%时,焊丝的熔敷金属抗裂性能优异,产生裂纹的敏感性较低。e判据提出后,利用JMat Pro 12.0软件研究了满足e判据的成分要求,当Nb、Ta、Mo元素含量满足Nb+Ta≥3.0且Nb≤1.5,Mo≤3.8要求时,可满足e判据的条件,并依据满足e判据的成分条件设计了一种焊丝,研究发现其熔敷金属不仅具有良好的抗裂性能,并且力学性能也均能满足三代核电的技术要求,甚至部分性能远大于要求指标,因此,e判据可用于指导镍基合金焊丝的成分优化设计。
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