SA508-3-EQ309L異種接頭剝離機(jī)理研究.pdf

1、SA508-3/EQ309L異種接頭中剝離裂紋的存在，直接影響了核電設(shè)備的服役壽命和安全運(yùn)行，引起了行內(nèi)的普遍關(guān)注，然而，對(duì)于接頭的失效形式，現(xiàn)在還沒(méi)有形成一個(gè)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，特別是SA508-3/EQ309L異種接頭在堆焊過(guò)程中產(chǎn)生的剝離失效問(wèn)題。普遍認(rèn)為焊接殘余應(yīng)力和Type II型晶界是導(dǎo)致異種接頭失效的主要原因，但是，對(duì)于SA508-3/EQ309L異種接頭為什么是在堆焊層達(dá)到一定厚度時(shí)才會(huì)產(chǎn)生剝離？剝離在何處、沿著什么路徑進(jìn)行？有

2、哪些因素可能會(huì)影響到剝離裂紋的形成，接頭的性能、Type II型晶界和焊接殘余應(yīng)力在其中扮演了什么樣的作用，也缺乏系統(tǒng)的研究。本文在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)值模擬，對(duì)SA508-3/EQ309L異種接頭的剝離失效進(jìn)行了深入的研究。結(jié)果表明，堆焊層與母材間結(jié)合強(qiáng)度降低，以及焊接殘余應(yīng)力是促使SA508-3/EQ309L異種接頭剝離失效的主要作用機(jī)理。
　　試驗(yàn)表明，過(guò)大的稀釋率、過(guò)高的焊接熱輸入和預(yù)熱溫度/層間溫度，會(huì)導(dǎo)致接頭中形成Ty

3、pe-II型晶界和馬氏體硬化組織。Gleeble熱模擬試驗(yàn)證明，隨著焊接熱輸入、預(yù)熱溫度/層間溫度的提高，相變以上高溫停留時(shí)間延長(zhǎng)，界面處形成的馬氏體硬化層逐漸增寬，同時(shí)Type-II型晶界不斷向熔合線靠近，此外，擴(kuò)散氫和碳化物在晶界處富集，引起接頭脆性增加，堆焊層與母材間結(jié)合強(qiáng)度下降。拉伸/剪切試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)接頭中同時(shí)存在上述影響因素時(shí)，堆焊層與母材間結(jié)合強(qiáng)度可下降30％以上。這是導(dǎo)致SA508-3/EQ309L異種接頭剝離失效的最

4、根本原因。
　　剝離裂紋是在晶界弱化和焊接殘余應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生的。有限元數(shù)值模擬結(jié)果表明，過(guò)渡層中的焊接殘余應(yīng)力是隨著堆焊層數(shù)的增加而不斷升高的，并且應(yīng)力在Type-II型晶界的三岔晶界處集中；當(dāng)應(yīng)力水平超過(guò)了堆焊層與母材間的結(jié)合強(qiáng)度時(shí)，裂紋首先在弱化的Type-II型晶界處萌生；殘余應(yīng)力在裂紋尖端形成應(yīng)力集中，使裂紋沿著Type-II型晶界不斷擴(kuò)展，最后導(dǎo)致堆焊層大面積的剝離。從拉伸試驗(yàn)來(lái)看，模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。該結(jié)