crdm管座用管座的試樣重組

crdm管座用管座的試樣重組

0晶粒度和夾子檢測(cè)在現(xiàn)場(chǎng)焊接和水壓試驗(yàn)后，建造一座虹膜壓力容器的主裝置（以下簡(jiǎn)稱crdm）時(shí)，將其看到下屬的母材料。法國(guó)RCC-M規(guī)范對(duì)CRDM管座母材的拉伸、沖擊、硬度等力學(xué)性能有相應(yīng)的指標(biāo)要求,在此基礎(chǔ)上,國(guó)內(nèi)的采購(gòu)規(guī)范還增加了對(duì)晶粒度和夾雜物的要求。通過對(duì)下管座母材的見證件取樣分析,發(fā)現(xiàn)其母材組織內(nèi)部晶粒度超標(biāo),并有超大尺寸夾雜物存在的現(xiàn)象。鑒于晶粒度和夾雜物尺寸是國(guó)內(nèi)采購(gòu)規(guī)范書在RCC-M規(guī)范基礎(chǔ)上增加的指標(biāo)要求,為全面了解管座母材的性能與組織關(guān)系,對(duì)該材料的組織及拉伸、沖擊等性能進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。就沖擊性能而言,由于見證件材料有限,僅剩前期破斷的沖擊試樣,如圖1所示,無(wú)法采用常規(guī)方法對(duì)沖擊性能進(jìn)行檢驗(yàn)。因此,采用試樣重組技術(shù)將破斷的沖擊試樣與同爐批號(hào)材料焊接重組成新的試樣,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)母材沖擊性能的復(fù)驗(yàn)。1試樣重組技術(shù)試樣重組技術(shù),是在少量研究材料周圍連接與之性能相近的其他輔助材料,并通過焊接等材料連接技術(shù)進(jìn)行組合,再加工成能滿足幾何尺寸要求的復(fù)合試樣(標(biāo)準(zhǔn)尺寸或非標(biāo)準(zhǔn)尺寸試樣)的制備技術(shù)自20世紀(jì)以來(lái),試樣重組技術(shù)在國(guó)外核電站得到了廣泛的應(yīng)用。例如,美國(guó)在1986年利用試樣重組技術(shù)重新評(píng)估了Ginna核電站輻照監(jiān)督管內(nèi)焊縫金屬的上平臺(tái)能量2試樣重組和熱影響區(qū)的確定本次性能復(fù)驗(yàn)的材料為牌號(hào)Z2CN19.10的控氮不銹鋼,分別包含兩個(gè)爐批號(hào)的破斷試樣材料A和B(如圖1所示),由于試樣斷口處的變形較大,選取插入段應(yīng)盡量避開變形區(qū)域,從而降低甚至消除變形區(qū)域?qū)ψ罱K性能的影響。對(duì)端部未變形區(qū)進(jìn)行測(cè)量,得到可截取的插入段尺寸為15mm。圖3示出具體實(shí)施的技術(shù)流程圖。首先,采用B爐批號(hào)的材料進(jìn)行試樣焊接工藝探索,以材料B作為插入段和支撐段進(jìn)行條件試樣的重組,并對(duì)條件試樣開展無(wú)損檢測(cè)、金相、硬度、沖擊等試驗(yàn),確認(rèn)焊接工藝合格;然后,以本次復(fù)驗(yàn)材料A和B作為插入段材料,分別匹配上同爐批號(hào)的支撐段材料進(jìn)行試樣重組,并開展最終沖擊試驗(yàn)。對(duì)比條件試樣、最終試樣以及前期完整試樣的結(jié)果,最終確定A和B的沖擊性能,實(shí)現(xiàn)對(duì)材料A和B材料的性能復(fù)驗(yàn)?zāi)康摹槌浞钟行Ю闷茢嘣嚇?并降低焊接對(duì)重組試樣中間插入段性能的影響,本項(xiàng)目中試樣重組技術(shù)實(shí)施的關(guān)鍵在于控制焊接的熱影響區(qū)寬度盡可能小,使得有效的插入段尺寸盡可能大。本項(xiàng)目中試樣重組選擇了電子束焊接技術(shù),這是因?yàn)殡娮邮附铀俣瓤?熱影響區(qū)小,焊接變形小,對(duì)精加工和精裝配的試塊可用作最后連接工序,無(wú)需再加工即可保持重組試樣的幾何尺寸精度要求。此外,真空電子束焊接還可以防止熔化金屬受到氧、氮等有害氣體的污染,有利于焊縫金屬的除氣和凈化,保證連接界面的強(qiáng)度要求。對(duì)于夏比沖擊試樣而言,電子束焊接的熱影響區(qū)寬度一般為2~3mm。在焊接實(shí)施過程中,選擇合適的電子束焊接工藝參數(shù)以獲得良好的焊縫成形和有效焊接熔深,通過改變和優(yōu)化不同焊接參數(shù),獲得質(zhì)量良好的電子束焊縫以及較窄的熱影響區(qū)。3試驗(yàn)試驗(yàn)和結(jié)果通過對(duì)沖擊試樣的焊接工藝摸索后,以爐批號(hào)材料B重組成4個(gè)條件沖擊試樣BT1~BT4。進(jìn)行射線檢測(cè)確定條件試樣內(nèi)部沒有焊接缺陷,然后選取BT1試樣開展金相和硬度試驗(yàn),其他3個(gè)試樣開展沖擊試驗(yàn)。圖4示出條件沖擊試樣的金相結(jié)果。對(duì)整個(gè)焊縫進(jìn)行觀察,焊縫熔合良好,未發(fā)現(xiàn)焊接缺陷,如圖4(a)所示。對(duì)焊縫的寬度進(jìn)行測(cè)量,得到其寬度約為0.85mm。分別對(duì)母材區(qū)和焊縫區(qū)進(jìn)行放大,母材的金相組織為孿晶奧氏體+鐵素體,如圖4(b)所示;焊縫的金相組織為奧氏體+鐵素體,未發(fā)現(xiàn)焊接缺陷,如圖4(c)所示。OSAKI等試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示,可以看出,焊縫及熱影響區(qū)的寬度為2.2mm。表1列出條件試樣的沖擊試驗(yàn)結(jié)果。條件試樣的結(jié)果接近,平均值240J,略低于原材料的沖擊功,這是由于插入段尺寸有限,僅能取到15mm,導(dǎo)致焊縫的存在對(duì)試驗(yàn)的性能產(chǎn)生了影響,即提高了強(qiáng)度而降低了韌性。但是,RCC-M2007規(guī)范中對(duì)于橫向試樣,沖擊性能指標(biāo)要求大于60J,無(wú)論是條件試樣還是原材料試樣,其性能值均遠(yuǎn)高于該指標(biāo)要求。此外,試驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性良好,驗(yàn)證了該焊接工藝可用于最終沖擊試樣的焊接中。采用條件試驗(yàn)驗(yàn)證后的焊接工藝,將爐批號(hào)材料A和B的最終試樣焊接成型,分別得到4個(gè)試樣AS1,AS2和BS1,BS2。對(duì)最終沖擊試樣進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。其中,材料B的沖擊功分別為227.5J和237.0J,與條件試樣的結(jié)果接近。而材料A的沖擊功略高于B,分別為261.5J和257.5J,但兩者均滿足RCC-M2007規(guī)范中指標(biāo)的要求。將不同試樣的沖擊功結(jié)果和指標(biāo)線繪制在圖中,如圖7所示。材料A和B的沖擊性能都與條件試樣的性能接近,但由于焊接區(qū)對(duì)韌性的降低作用,都略低于原始材料的沖擊功。無(wú)論是材料A還是B,這種差異為30J左右,而原材料B的沖擊功標(biāo)準(zhǔn)差也有30J。由于最終試樣與條件試樣兩端的支撐段材料均相同,僅僅是中間插入段有所區(qū)別。條件試樣的插入段是未試驗(yàn)的母材,而最終試樣的插入段是截取的破斷試樣。兩者性能差異不大且高于指標(biāo)線160J以上,這表明插入段材料的性能與母材是一致的。該批次材料晶粒度超標(biāo)和夾雜物尺寸超標(biāo)現(xiàn)象未對(duì)試樣的沖擊性能造成明顯劣化。4試驗(yàn)結(jié)果分析為了對(duì)反應(yīng)堆壓力容器CRDM下管座材料的沖擊性能進(jìn)行復(fù)驗(yàn),在缺少材料的情況下,采用試樣重組技術(shù)對(duì)前期試驗(yàn)的破斷試樣進(jìn)行焊接重組。通過條件試樣的無(wú)損檢測(cè)、金相、硬度和沖擊試驗(yàn),所選取的焊接工藝驗(yàn)證合格后應(yīng)用于最終沖擊試樣的重組中,并得到以下結(jié)論:(1)條件試樣和最終重組試樣的沖擊功相近,兩者相比于前期的完整試樣低約3