EAST超导磁体SUS316LN不锈钢管焊接工艺

EAST纵场（TF）和极向场（PF）线圈采用迫流冷却超导导体（CICC），该导体由Nb－Ti超导线经多级绞缆绞成超导缆和外加壁厚1．5mm的铠甲组成。铠甲由SUS316LN奥氏体不锈钢无缝钢管（每根长约10m）通过自动氩弧焊对接成600m圆管，超导缆首先穿入薄壁圆管铠甲中，然后缩径成方，形成方截面的600 mCICC导体。着重介绍在研制CICC导体过程中焊接和质量控制两个重要工艺技术及研究成果。     

316LN高温热变形行为与热加工图研究

通过Gleeble热模拟实验机在1000~1200℃,应变速率为0.01~10 s~(-1)条件下的近等温热模拟压缩实验,建立了316LN双曲正弦的流动应力预测模型及其热加工图。该流动应力预测模型考虑了实验过程中塑性变形和摩擦引起的温升,对流动应力进行了修正,考虑应变对流动应力预测模型参数的影响,获得了统一流动应力预测模型,模型预测值与实验值的相关系数为0.992,平均相对误差为4.43%;热加工图基于Prasad动态材料模型分别获得了不同应变速率、温度条件下的能量耗散率和失稳系数;分析了应变量、温度和应变速率对于能量耗散率和失稳系数的影响。结果表明:实验条件下最大能量耗散率值为0.38,且高应变速率下失稳,并通过显微组织分析对热加工图进行了验证。     

核级316LN纯奥氏体实芯焊丝焊接的超低温性能研究

本文通过混合气体优化设计,对核级316LN板材经ASN5—1G实芯焊丝GMAW方法焊接,焊缝金属获得纯奥氏体组织。经600～920℃四个不同温度热处理后的-196℃冲击,6000C门h热处理试样获得最好的超低温韧性。采用扫描电镜高分辨模式观察,焊态及热处理态第二相析出物形貌、大小及分布状态与超低温冲击值变化规律一致,证明第二相析出物多少及分布状态与;中击值的高低有紧密关系。     

316LN不锈钢焊后热处理工艺及对残余应力的影响

在核聚变实验装置中广泛使用的316LN不锈钢材料,在焊接后出现较大的残余应力,使用焊后热处理法减少焊接残余应力。使用软件模拟计算出316LN不锈钢TTT、CCT和相组成图,获得了合理的焊后热处理工艺。结果表明,焊件平均残余应力减少幅度最大的发生在焊缝区,最小的发生在母材区。焊件沿着焊接方向,残余应力逐渐减少。     

焊接变形预测技术研究进展

焊接变形是影响焊接结构质量和生产率的主要问题之一，焊接变形的存在不仅影响着焊接结构的制造过程，而且影响着焊接结构的使用性能。一般认为，焊接过程中材料的不均匀受热、板厚方向的热梯度、材料的局部非协调塑性应变以及焊接残余应力的作用是产生各种焊接变形的根本原因。焊接变形预测方法大都基于有限元分析。文中详述了国内外有关焊接变形预测技术的最新研究进展，具体介绍了热弹塑性有限单元法、固有应变法以及基于传统有限元的优化设计法与人工神经网络模型等先进的焊接变形预测方法。     

核级316LN不锈钢焊接接头的组织结构变化

通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射、X射线衍射仪和硬度测量仪等方法对核级316LN焊接接头不同区域的组织结构进行了系统研究,结果表明,焊缝区冷却凝固模式以铁素体-奥氏体（F-A）为主,残留的铁素体以蠕虫状或板条状形式存在奥氏体基体上,含量约为13.66%.熔合区宽度不统一,凝固模式以奥氏体-铁素体（A-F）为主,并且具有明显的外延生长趋势;热影响区发生不同程度的再结晶、晶粒长大和变形行为,Σ3晶界比例降低,而硬度和残余应力增大.     

TER屏蔽模块前端盖板316LN真空电子束焊接工艺研究

ITER屏蔽包层模块是一种多冷却通道的316LN不锈钢部件，部件制作的关键技术包括冷却通道上前端盖板的小熔深焊接。本文针对10mm、5mm两种不同熔深要求的316LN屏蔽包层模块小熔深焊接技术难题，开展了电子束焊接结构设计和相应的焊接工艺研究。确定了屏蔽包层模块的锁底对接结构，同时确定了不同熔深下锁底对接的衬底宽度。实验结果证明，该工艺方法满足技术条件要求，确保了焊缝达到稳定可靠的焊接质量。同时通过该工艺研究取得了大量性能试验数据，为ITER屏蔽包层模块的设计提供了技术输入。     

316LN不锈钢混晶组织微区不均匀塑性变形研究

针对核电主管道用钢316LN经常出现的混晶组织,通过实验与晶体塑性有限元分析了混晶组织的晶粒尺寸、取向等微观组织对微区塑性变形特点的影响规律。应用数字图像相关法(DIC)实验定量获得了6%变形条件下的微区变形分布,验证了晶体塑性有限元模型的正确性。通过大变形实验获得了晶粒变形结果和滑移带分布,并用晶体塑性有限元模拟再现了微区变形的不均匀性。研究发现,混晶组织的塑性变形是非常不均匀的,细晶组织具有明显的应力应变集中现象,并发生更明显的晶体转动,而粗晶的整体变形则相对较小,但局部区域亦表现出明显的应变集中和滑移带聚集。     

VOD工艺生产316LN不锈钢的控制技术

对VOD过程的重要参数和氮合金化过程控制要点等问题进行了讨论,采用30 t EBT+40 t LF+VOD+底吹氮气和氮化铬调氮+Ar气保护浇注的工艺生产316LN超低碳控氮不锈钢,取得良好效果,成分达到标准,并且产品的各项性能均满足技术要求。     

316LN钢高温流动应力与动态再结晶模型

利用Gleeble热模拟压缩实验,研究316LN奥氏体不锈钢在温度950℃¹250℃、应变速率0.001s-11250℃、应变速率0.001s-1¹.0s-1下的高温变形特征,并测得相应的流动应力曲线。对实验数据进行计算拟合,建立加工硬化-动态回复和动态再结晶"两阶段"高温流动应力模型、动态再结晶百分数及晶粒尺寸模型。将所建模型写入有限元软件进行数值模拟,其结果与实验吻合,说明该模型准确可靠,可用于316LN热变形过程的数值模拟。     

316LN奥氏体不锈钢波动管超声检测无底波原因分析及改善

对316LN奥氏体不锈钢波动管超声检测无底波的原因进行了分析,确定晶粒状态后对锻件进行了均质热处理来改善组织性能,从而有效实施产品超声检测。     

316LN奥氏体不锈钢的高温流变行为与本构模型

利用Gleeble-3500热模拟试验机对锻造态316LN不锈钢进行了等温热压缩试验,研究了应变速率为0.001～1 s^-1、变形温度为1223～1523 K、压缩变形量为65%条件下材料的高温流变行为,建立了流变应力本构模型,并将其应用于Deform-3D软件平台,通过导入新材料数据,考虑界面摩擦等尺寸仿真了热模拟试验结果。结果表明:相同应变速率下,随着变形温度升高,316LN奥氏体不锈钢的压缩应力逐渐减小;相同变形温度下,随着应变速率增加,材料的压缩应力逐渐增大;且在真应力-真应变曲线中,随应变量增大,压应力在后期逐渐达到一个稳定值;考虑界面摩擦因数,并利用Arrhenius本构模型进行变形模拟仿真说明了本构方程和仿真模型的有效性和可靠性,可为316LN不锈钢材料的工程应用提供研究基础和理论依据。     

CuCrZr/316LN合金管激光焊接头组织与性能

对CuCrZr与316LN异种材料合金管进行激光焊试验,观察分析试样的接头形貌、微观组织、化学成分以及力学性能分析.结果表明,在激光功率1 100～1 400 W、离焦量+20 mm、焊接速度14.5 mm/s和氩气流量15 L/min时焊缝成形良好,可实现CuCrZr/316LN合金管的全位置焊接,焊缝内部缺陷较少,但随着激光功率的增加,焊缝下塌现象明显;CuCrZr/316LN焊缝与母材连接界面元素过渡明显,由于Fe,Cu互溶,在焊缝内部主要以形状不同的富Fe的Fe/Cu固溶体存在;CuCrZr/316LN合金管激光焊接接头抗拉强度较高,主要断裂位置为晶粒粗大的铜侧热影响区位置,断裂形式以韧性断裂为主.     

大型复杂结构焊接变形热弹塑性有限元分析

运用通用有限元软件ANSYS,对大型复杂结构采用组合焊道、不同类型单元混合使用的等效简化,建立三维有限元模型.在不影响计算精度的前提下,采取一系列减少计算量,增强收敛的措施,成功地克服了热弹塑性有限元分析计算量大、收敛困难的问题,完成了对大型复杂结构多道焊的热弹塑性有限元分析,预测了结构的焊接变形.结果表明,在结构刚度小的部位,施加合适的支撑,能有效减小结构的焊接变形,为控制焊接变形提供了很好的理论依据.     

316LN钢高温流变行为研究

利用Gleeble-3800热模拟试验机对核电主管道锻造专用钢316LN钢进行等温热压缩实验,研究了应变速率为0. 001、0. 01、0. 1和1 s-1,变形温度为900、1000、1100、1200和1240℃,压缩变形量为60%条件下的316LN钢的高温流变行为。实验结果表明,高温流变应力在一定变形条件下,呈现出典型的单峰型动态再结晶的应力-应变曲线特征,随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低。采用Arrhenius双曲正弦关系描述316LN钢的高温流变行为,确定其热变形激活能Q=411. 46 k J·mol-1,建立316LN钢的流变应力本构方程,其结果可为核电主管道锻造工艺的数值模拟和工艺参数的确定提供参考。     

TIG焊热输入对316LN奥氏体不锈钢焊接接头性能的影响

通过调整设置不同的焊接热输入条件,利用窄间隙TIG对316LN奥氏体不锈钢进行焊接,取试进行77K低温冲击韧性、常温力学性能、微观组织分析试验。将不同焊接热输入对试验结果进行对比,研究一定范围内热输入对TIG焊接接头强度、韧塑性性能以及金相组织的影响,为316LN奥氏体不锈钢批量焊接提供支撑。     

316LN奥氏体不锈钢亚动态再结晶行为的研究

采用Gleeble-1500D热力模拟试验机，进行了1050℃～1150℃和0．005s^-1～0．1s^-1。应变速率条件下的双道次热压缩试验，研究了316LN奥氏体不锈钢不同温度和应变速率条件下的亚动态再结晶行为。结果表明，随着道次间隔保温时间的延长，316LN奥氏体不锈钢的软化程度增大；随着温度的升高以及应变速率的增加，软化分数迅速增大。通过分析实验数据，得出了316LN奥氏体不锈钢热加工晶粒尺寸预测的亚动态再结晶动力学方程以及晶粒尺寸演变模型。     

固溶热处理后小变形量校形对316LN奥氏体不锈钢性能的影响

采用数值模拟和物理模拟研究了小变形量校形对固溶态316LN奥氏体不锈钢性能的影响,结果表明,通过控制小变形校形的变形量,固溶态316LN不锈钢校形前后各项理化性能均能满足设计要求;小变形量校形后的400℃消应热处理对室温、高温拉伸性能和硬度影响很小;采用数值模拟进行变形计算,采用物理模拟进行等变形试验,是评估316LN...     

316L不锈钢管的现场焊接工艺

分析了316L不锈钢管焊接性,制定了焊接工艺和操作方法,实践证明,采用该工艺指导实际生产具有良好的效果.