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【6h】

Incoloy 800H合金特种压力容器焊接技术研究

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第 1章绪论

1.1 研究背景

1.2国内外压力容器制造技术现状及发展趋势

1.2.1 国外现状

1.2.2 国内现状

1.2.3 耐高温耐腐蚀压力容器的发展趋势

1.3 Inco体系合金的应用

1.3.1 Incoloy合金的特点

1.3.2 lnconel合金的特点

1.3.3 Incoloy 800合金在压力管道及容器中应用的优势

1.4 Incoloy 800的焊接技术研究现状及发展趋势

1.4.1 焊接冶金与焊接性

1.4.2 焊接技术及发展趋势

1.5 本研究的目的、意义和主要内容

1.5.1 研究目的和意义

1.5.2 研究的主要内容

第 2章 实验过程、材料及研究方法

2.1焊接件结构及制造工艺流程

2.1.1 焊接件结构特征

2.1.2 反应器的制造工艺流程

2.1.3 焊接实施过程

2.2 焊接母材与焊材复验方法

2.2.1 焊接母材复验

2.2.2焊材复验

2.3 焊接设备

2.3.1 焊条电弧焊设备

2.3.3 氩弧焊保护气体

2.4母材及焊接接头的组织性能分析检测

2.4.1 化学成分分析

2.4.2 力学性能检测

2.4.3金相组织观察

2.4.4耐腐蚀性能测试

第 3 章焊接接头的设计及焊接工艺设计

3.2.1 封头类型的选择

3.2.2 筒体与接管焊缝类型的选择

3.3 焊接节点划分

3.4焊材的选择

3.4.1 焊材选用的基本原则

3.4.2 高匹配焊材

3.4.3等匹配焊材

3.5焊接接头的坡口设计

3.6焊接工艺评定

3.7 本章小结

4章母材及焊接接头的显微组织及力学性能

4.1 引言

4.2母材及焊材化学成分复验

4.3母材的热处理

4.3.1 热处理工艺

4.3.2母材的热处理组织

4.3.3 母材的抗腐蚀性能及力学性能

4.4焊接接头的显微组织与力学性能

4.4.1 焊接接头的宏观形貌

4.4.2 焊接接头的显微组织

4.4.3焊接接头的力学性能

4.5 本章小结

第 5 章焊接结构的质量控制与缺陷预防

5.1 引言

5.2母材的缺陷特征及预防措施

5.3焊接接头的缺陷分析及预防措施

5.4反应器的无损检测与质量控制

5.4.1 渗透检测的应用

5.4.2射线检测的应用

5.4.3超声波检测的应用

5.5本章小结

结论

参考文献

致谢

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摘要

压力容器广泛应用于石油、化工、新能源、核电、火电、军工等领域,随着我国制造工业的不断发展,对压力容器性能的要求越来越苛刻,压力容器朝向大型化、厚壁化、结构复杂化方向发展。为了满足新兴产业对压力容器性能的要求,不断发展和应用新材料。Ni-Cr-Fe系Incoloy800合金以其优异的耐腐蚀性能、极好的高温稳定性,及相对较低的制造成本,己成为石油、化工、新能源以及核电反应堆等行业用压力容器的优选材料。然而,Incoloy800合金熔融状态下流动性差、晶粒粗大、焊接时易产生气孔和热裂纹等问题,导致其焊接成型技术难度非常大,国内企业尚未掌握此项核心焊接工艺。本论文依托大型HCl反应器制造项目,对Incoloy800H合金的焊接接头进行设计与工艺评定,研究焊接接头的显微组织、力学性能以及焊接结构的质量控制与缺陷预防等问题。  焊接接头设计及焊接工艺设计发现,采用半球形封头可以将封头板厚减至常规椭圆形封头的一半;选择对接锻件接管形式,可将10条D类角焊缝转化A类对接焊缝,使焊缝质量得到极大保证。采用等匹配焊材可以降低焊缝的镍含量,并提供优异的抗氮化性能,并消除高匹配焊材带来的焊缝与母材之间的成分差异,避免了形成电极-电位差造成电化学腐蚀的问题。采用双面对称的U形坡口,可以减少焊接的残余应力和变形;还可以保证完全熔透性的同时减少焊接热输入和焊材填充量。采用组合焊接方法进行焊接工艺评定,不但可以获得对实际工作更具指导意义的参数,还可以缩减工艺评定的时间和成本。  根据焊材复验的实验结果,发现等匹配焊材的Ni、Cr含量略高于母材,并采用Nb元素来替代母材中的Al+Ti元素。经过热处理,母材的伸长率增大,硬度值降低,耐腐蚀和冲击性能增强。焊缝组织主要由奥氏体树枝晶及分布于晶界和枝晶间的铁素体所组成,熔池边界会出现一条狭窄的平面生长带。采用氩弧焊和焊条电弧焊制备的焊接接头拉伸性能高于母材,断裂发生在热影响区。整个接头的硬度分布均匀,未出现局部硬化的现象,180°侧弯试样表面无裂纹。冲击功值和腐蚀性能略低于母材,但远高于标准和项目规范要求。  分析了焊接接头的缺陷特征及控制方法。母材表面缺陷有机械损伤、表面裂纹及坡口加工面裂纹,焊接接头的主要缺陷为失延裂纹和热裂纹。对于Incoloy800H合金厚壁容器,当渗透和显像时间延长至30分钟以上,有助于微小缺陷的显示。在焊接完成1/2厚度时进行射线检查,可以提高成像质量和减少返修工作量。

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