工业级锆及锆合金焊接的最新研究进展

锆及锆合金是一种性能优良的耐蚀结构材料,在核工业和化学工业具有广阔的应用前景,优良的焊接性能对设备的使用寿命和可靠性至关重要。在分析锆材焊接特性的基础上,对锆及锆合金焊接工艺、力学性能、残余应力分布、耐蚀性能和腐蚀机理等方面的最新研究进展进行了综述,并展望了锆及锆合金焊接在工业中的应用前景。     

Cr涂层锆合金包壳管与端塞环缝焊接接头耐腐蚀性能研究

采用压力电阻焊及TIG焊两种方式焊接无涂层/Cr涂层锆合金包壳管与端塞,研究其焊接接头组织和耐腐蚀性能。采用高压釜对焊接试样进行高温高压水腐蚀试验,采用SEM对焊接接头试样进行腐蚀后的外表面形貌表征以及对Cr涂层包壳管焊接接头试样进行纵截面形貌表征,采用EDS进行微区成分分析,采用金相显微镜观察接头试样纵截面显微组织。结果表明,当采用TIG焊对Cr涂层锆合金包壳管进行焊接时,焊接接头中出现了Cr与Zr两种金属的合金化现象,接头中存在较多的气孔和裂纹;而当采用压力电阻焊对Cr涂层锆合金包壳管进行焊接时,Cr涂层并没有对焊接接头产生负面影响,接头在保持良好焊接性能的同时,还具备了良好的抗高温水腐蚀性能。     

Cr涂层锆合金包壳管与端塞环缝焊接接头耐腐蚀性能研究

采用压力电阻焊及TIG焊两种方式焊接无涂层/Cr涂层锆合金包壳管与端塞,研究其焊接接头组织和耐腐蚀性能。采用高压釜对焊接试样进行高温高压水腐蚀试验,采用SEM对焊接接头试样进行腐蚀后的外表面形貌表征以及对Cr涂层包壳管焊接接头试样进行纵截面形貌表征,采用EDS进行微区成分分析,采用金相显微镜观察接头试样纵截面显微组织。结果表明,当采用TIG焊对Cr涂层锆合金包壳管进行焊接时,焊接接头中出现了Cr与Zr两种金属的合金化现象,接头中存在较多的气孔和裂纹;而当采用压力电阻焊对Cr涂层锆合金包壳管进行焊接时,Cr涂层并没有对焊接接头产生负面影响,接头在保持良好焊接性能的同时,还具备了良好的抗高温水腐蚀性能。     

SPD技术对锆及锆合金力学行为影响研究现状

综述了锆及锆合金剧烈塑性变形(SPD)后性能变化的研究进展,系统阐述了锆及锆合金经剧烈塑性变形后显微硬度、拉伸/压缩性能、高低周疲劳性能,重点介绍了SPD技术在纯锆、Zr-Nb系合金中的应用。经过剧烈塑性变形后,锆及锆合金的抗拉强度及屈服强度均显著提升,但依据剧烈塑性成形轨迹、合金成分、第二相分布、热处理制度不同,其提升程度存在一定的差别。位错滑移是锆及锆合金高周疲劳的主要损伤机制,位错运动(包括位错滑移及位错攀移)是锆及锆合金低周疲劳的主要损伤机制。文章最后指出现阶段锆及锆合金SPD技术的发展趋势及应用前景。     

锆及锆合金电子束处理的研究现状

介绍了电子束技术在锆及其合金领域上的研究进展,讨论了锆及其合金的制备工艺,及其经电子束表面处理后的组织形貌及性能的变化,并从电子束焊接、吸氢效应、ZrO_2薄膜这三个方面来阐述锆及其合金经电子束处理后在工业领域中的应用。     

纯锆反应器焊接工艺

介绍了锆板的焊接特点及锆材焊接过程中的注意事项.以1台纯锆反应器为例,讨论锆材设备中主要焊接接头形式、焊接方法、匹配的焊接材料、合理的焊接工艺参数和保护措施.并对焊接完成的反应器进行外观颜色检验、无损检测、水压试验和气密性试验.试验结果表明:所选择的焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数和焊接保护措施是合理的,保证了焊接接头性能符合标准和设计的技术要求.     

工业级锆及锆合金性能研究现状

工业级锆及锆合金因在高温高压的环境中具有良好的力学性能和抗腐蚀性能,在化工、石油、航空领域中具有广阔的应用前景。本文阐述了工业级锆及锆合金的合金化原理,分析了R60702和R60705在不同温度下的力学性能,指出传统石油、化工及医疗行业中使用的不锈钢和镍基合金结构件或零部件已不能完全满足苛刻条件下的工况需求,概述了工业级锆及锆合金在硫酸、醋酸、盐酸等恶劣腐蚀环境及空间技术领域的应用和研究现状。新型工业锆已经表现出优异的综合性能和巨大的应用潜力,因而核结构材料生产加工研究者应进一步加强新型工业锆的技术研究并强化其应用,这对加快我国工业化和空间领域的发展具有重要意义。     

中小型锆材设备焊接缺陷及工艺措施

近年来,在国内外一些化工、农药设备制造中,对锆及其合金的应用日渐增多。因为这类材料在耐蚀性和抗高温性能等方面有独特的优点(对某些介质中优于钛)。这类设备制造中应用的有工业纯锆及加有不同合金元素的锆合金。然而,由于它的价高稀少,及其特有的性能(人们对它的认识还不够透彻)所决定,在加工制造焊接等工艺过程中需采取一些严格措施,才能保证施工质量。下面结合近年来一些试验及工程实践,仅对中小型工业纯锆设备焊接缺陷及制造工艺的优化改进措施作一介绍。1锆材焊接缺陷(1)杂质污染与组织脆化。锆材焊接性良好,热膨胀系数小,弹性模量…     

工业纯锆焊接接头腐蚀性能研究

采用挂片失重法,研究了工业纯锆R60702板材钨极氩弧焊焊接接头在不同浓度的醋酸介质中的腐蚀性能,并分析了接头腐蚀后的表面形貌及腐蚀机理。研究结果表明,工业纯锆R60702母材和焊接接头在醋酸+2%KI+2×10-4NaCl混合介质中,具有优异的耐蚀性,醋酸浓度对焊接接头腐蚀性能影响较小;在醋酸混合介质中的腐蚀方式为点蚀。     

新型锆合金管棒材焊接性能研究

新锆合金作为燃料棒新一代包壳材料,其焊接质量的好坏将直接影响到反应堆运行的安全性,因此焊缝质量必须得到可靠的保证。为了对新锆合金包壳管进行合理有效的焊接性能评价,根据相关反应堆要求对以新锆合金包壳材料进行焊接工艺试验,通过对新锆合金管材焊接设备、焊接试样的制备、组装、焊接、焊后检验、性能试验等内容进行研究,得出最优的焊接工艺参数。     

锆管的焊接

锆是一种稀贵金属，具有良好的耐腐蚀性能，在化工项目中应用前景广阔。文中主要从锆材的特性、加工、清理，焊丝选用、保护气纯度、坡口角度、保护措施等方面对其进行了分析论述，通过大量的焊接试验，研制出一套可用于锆管焊接的工艺措施及保护装置。试验结果表明，对于锆这种极易在高温下氧化、氮化的有色金属，必须采取严格的保护措施、高质量的清理以及较小的热输入量。焊接时尤其要注意电弧两侧的受热区不被氧化。锆管的焊接成功，为日后的焊接技术培训、管道施工提供了技术保障。     

锆合金包壳事故容错涂层研究进展

日本福岛核事故后,以提升反应堆在事故工况下的稳定性和安全性为目的的事故容错燃料技术研究已成为世界范围内的研究热点。涂层技术是事故容错燃料项目短期规划主要的发展方向。在锆合金燃料包壳表面制备保护性涂层能够在不改变现有燃料体系结构的前提下,提升锆合金包壳在反应堆失水事故条件下的事故容错能力。本文综述了国内外锆合金包壳涂层领域研究成果,总结了锆合金表面涂层的种类、性能、制备技术及应用前景,结合涂层的制备技术,综合分析了各种制备方法的特点以及未来需集中要解决的问题。在此基础上,提出金属Cr涂层具有良好的耐腐蚀性能,尤其是在1200℃以上高温蒸汽腐蚀条件下能够有效保护锆合金基体,是目前最有希望工程化应用的事故容错涂层。同时指出,探索适合于工程化应用的Cr涂层制备技术,解决Cr涂层的制备缺陷,提升涂层的结构致密性以及界面性能是目前亟待解决的关键问题。     

中小型锆材设备焊接缺陷及工艺措施

近年来．在国内外一些化工、农药设备制造中．对锆及其合金的应用日渐增多。因为这类材料在耐蚀性和抗高温性能等方面有独特的优点（对某些介质中优于钛）。这类设备制造中应用的有工业纯锆及加有不同合金元素的锆合金。然而，由于它的价高稀少，及其特有的性能（人们对它的认识还不够透彻）所决定，在加工制造焊接等工艺过程中需采取一些严格措施，才能保证施工质量。下面结合近年来一些试验及工程实践，仅对中小型工业纯锆设备焊接缺陷及制造工艺的优化改进措施作一介绍。     

有色金属材料焊接技术实用讲座(五)——锆及锆合金的焊接(上)

锆及锆合金是原子能工业、化工、石油化学工业中的重要结构材料。工业纯锆在强腐蚀介质中显示出优良的耐腐蚀性能,近十多年来它的使用量明显增加。国外化工用锆已占锆总消耗量的13%左右。锆-2合金具有吸收热中子截面小,抗高温、高压水腐蚀性能好等优点,因此成为重水冷却核电站中的关键材料。锆-4、无镍锆-2及锆-2.5铌合金适用于制作压力管和沸水堆等产品。 1.锆及锆合金的性能及其焊接特点 (1)锆及锆合金的性能在元素周期表中锆与钛同属Ⅳ副族金属,比重6.55g/cm~3,比钢略轻;熔点1855±15℃;     

锆微弧氧化表面处理技术研究进展

锆及锆合金是重要的核结构材料和有潜力的生物医用材料,但在实际应用中,腐蚀、磨损易造成其失效,而适当的表面改性是提高它们服役性能的有效手段。重点介绍了锆及锆合金微弧氧化（MAO）表面处理技术的研究现状,讨论微弧氧化过程中电压电流特征及微弧放电机理,总结电解液体系及电参数对锆微弧氧化膜生长及膜层性能的影响规律,最后指出目前存在的问题和后续的研究方向。锆微弧氧化膜硬度高,致密性好,能大幅度提升基材的抗磨损和抗腐蚀性能。因此,锆微弧氧化技术在核电及生物医学领域有着很好的应用前景。此外,电解液中铝、硅元素进入微弧氧化膜后可以稳定膜层中高温氧化锆相（t-ZrO2）,避免膜层中应力集中和微裂纹的产生。用P和Ca元素修饰后的锆微弧氧化膜具有较好的生物活性、抗体液腐蚀和抗菌性能。     

钛与锆的焊接

钛和锆均属稀有有色金属,由于其耐蚀性好,在石化设备中应用越来越广泛,钛和锆的连接在工程上已出现。从钛和锆的物理性能和化学性能上看,钛和锆具有可焊性,可以通过熔焊连接。本文采用工业纯钛TA2和化工级纯锆R60702进行钨极氩弧焊接试验,焊接接头的强度已达到与两种母材相近的程度,但塑性很差。虽然如此,这在工程上已具有实际意义。     

锆R60702焊接接头的电化学分析

工业纯锆R60702(ASME SB-551-2004)具有良好的耐腐蚀等性能,本文分析了R60702在经过TIG焊接后焊接接头各部分的金相组织,并通过测定极化曲线、电化学阻抗谱来具体分析了接头各部分耐腐蚀性能,为今后进一步研究锆材的焊接作出探讨.     

锆合金剧烈塑性变形组织演变的研究进展

综述了锆合金剧烈塑性变形行为的研究进展,系统阐述了锆合金剧烈塑性变形技术,包括等径转角挤压、高压扭转、累积叠轧、扭转挤压及多向锻造。重点介绍以上方法在纯锆、Zr-Nb系合金及Zr-Sn-Nb系合金中的应用。详细介绍锆了合金微观组织及性能演变行为的研究现状,全面描述了锆合金组织和织构的演变。     

锆-2压力管组件的焊接及性能

研究了锆－２合金压力管组件的焊接技术和工艺,采用自制的全封闭式气氩气保护装置和胎具,在焊接时使压力管焊缝区内外始终处于层流氩气保护状态,阻止大气的侵入,减少了氩,氢,氮等有害气体的影响,从而保证了焊接质量,焊接成型后锆－２合金压力管组件不直度小于０．７‰,焊缝达到一级标准,同时力学性能、抗腐蚀性能,耐冲刷性能均达到核的以应堆用锆材的标准要求,为大尺寸锆管的焊接提供了有效的方法。     

钼及钼合金的焊接研究现状

钼及钼合金是一种极具应用前景的材料,但钼及钼合金对气体杂质污染敏感,呈现低温脆化、高温氧化的特点,焊接接头韧性、强度等性能较差。因此,国内外学者对其进行了研究。本文综述了钼及钼合金的焊接技术及工程应用,对钼及钼合金焊接中出现的问题进行了总结分析,指出改善接头韧性、防止裂纹和气孔的产生是实现钼及钼合金焊接的关键。