国产核级CHE608HR2焊条插销冷裂纹试验研究.pdf

mn.xmn生产应用蜉荔
产核級CHB6O8HR2爆条插销
冷裂纹试验研究
苏州热工研究院有限公司(215004)
朱平赵建仓黄茂涛王淦刚
四川大西洋焊接材料股份有限公司(自贡市643010)黄义芳蒋勇
摘要采用插销冷裂纹试验方法对比了同属于E9018-C型号的国产核级CHE6O8HR2焊条与进口 I NIMO.B
焊条在预热100℃和150℃两种温度下的冷裂纹敏感性,并结合断口宏观特征和微观形貌进行分析。结果表明,
预热100℃和150℃条件下,采用1NiMo.B和CHF608HR2焊条焊接时,插销试样的临界断裂应力基本相当,断口
扩展区较大,呈解理、准解理断裂及沿晶断裂等脆性形貌。研发CHEO8HR2焊条预热100℃可有效防止焊接冷裂
纹的产生,满足工程使用要求,两种焊条抗冷裂纹能力基木相当。
关键词:核电国产 CHE608HR2焊条插销裂纹试验断口分析
中图分类号:TG444.-73
0前言
纹能力,同时与进口焊条 INIMO.B(E9018-G)进行比
较,为优化国产焊条以至最终替代进∏焊条提供科学
E9018-G焊条可用于压水堆核电站核岛主设备依据,并为其应用和焊接工艺设计提供参考依据。
蒸汽发生器18MND5低合金钢的焊接,由于蒸汽发
生器最大壁厚超过200mm,筒体刚度和拘束度较大,
1试验方法及过程
要求焊接材料具有良好的抗冷裂纹敏感性。E9O18-G
试验用焊接材料的成分及力学性能分别见表1和
焊条经过多年的研究开发,熔敷金属各项性能均满足表2。
核电设计技术条件要求,而焊接材料研发中对焊条的
插销试棒和底板材料为核电用18MND5低合金
抗裂性评价是焊接材料整体性能评价不可或缺的主要钢,试验焊条为1NiMo.B和CHEO8HR2,规格均为(.0
内容之一。文章采用插销冷裂纹试验方法,研究国产mm。试验设备为IWCT-09型单头插销试验机,如图
核级低合金钢焊条CHE608HR2(E9018-G)的抗冷裂1所示。
表1焊条熔敷金属化学成分(质量分数,%
材料
C
Si
Mr
Ni
M
CHE608HR2 0.073
0,24
1,46
0,009
0.004
1.05
0.044
0.0220.00710.51
INIMO. B
0.090
0.29
0.012
0.007
0.250
0.0400.01000.50
表2室温下焊条熔敷金属的力学性能
热处理参数(℃xh)
抗拉强度R/MPa
屈服强度R。2/MPa
断后伸长率A(%)神击吸收能量KV/J
615x1
686
603
145
590x2
713
633
145
试验参照GB9446-1988《焊接用插销冷裂纹试方向截取。试验采用深度为1.5mm、角度为40°的半
验方法》进行。采用圆柱形插销试棒,试棒沿材料轧制V形缺口是为了获得最大应力集中系数(K=3.99),底
板尺寸为300mmx200mm×20mm
收稿日期:2016-02-26
采用焊条电弧焊,分别预热100℃和150℃进行
基金项目:国家能源应用技术研究与工程示范项日(NY2011201-1)试验。 I NIMO.B焊条和CHE08HR2焊条焊前380℃
6年第5期
万方数据
伴該生产应用mn
表4CHE6O8HR2焊条预热100℃条件下的插销试验结果
试棒编号加载应力/MPa断裂时间/断裂情况
819.7
3971
769.3
15197
8997
1单头捕销试验机
734.3
断断断断断
729.7
57970
1.5h烘焙。焊接电流为160±10A,电弧电压为24
±2V,焊接速度为150±10m/min
724.7
>86400
未断
加载应力采用公式(1)计算
714.6
>86400
未断
F
T(d2)2×9.8
1150
式中,F为试验时的加载力;d为插销试棒缺口处的直
1050
径
首先对底板和插销试棒预热,输入载荷预设值以
及加载温度,取出预热试件,把热电偶点焊到底板小孔
900
中,将插销试棒插入底板大孔,并使带缺门的一端端面
与底板表面平齐,把热电偶连接到传感器上,观察温度
变化,等温度降到预定温度时在熔敷焊道,使焊道中心
020040)60080010001200
线通过插销端面中心,该焊道熔深应保证缺口位于热
时间t/min
影响区粗晶区,待温度显示比初始温度高出50~70
(a) I Nimo.B焊条
℃,但不低于100℃时,给插销施加拉伸静载荷。规定
載荷在1min内并在试件冷却到100℃之前加载完毕。
2试验结果及分析
分别采用进口和国产焊条,在预热100℃条件下
740
焊接,获得的不同加载应力下的断裂时间见表3和表
4,其加载应力ー断裂时间关系曲线,如图2所示。
700
020)400)6008001000120014001600
表31NiMo.B焊条预热100℃条件下的插销试验结果
时问ti如uin
试棒编号加载应力/MPa断裂时间/s断裂情况
(b)CHE6O8HR2焊条
1119.5
图2预热100℃条件下,插销加载应力与断裂时间曲线
1079.2
由表3和表4可看出,预热100℃时,进口 I NIMO.B
05654斗
1009.0
5089
断断断断断断断断
焊条焊接的临界断裂应力为70.3MPa,国产CHEO8HR2
978.5
5345
焊条焊接的临界断裂应力为724.7MPa。国产CHFO8HR2
29.1
4739
爆条的临界断裂应力较进口焊条低约46MPa,但两种
819.7
11171
焊条试验得到的临界断裂应力均超过了试棒材料的屈
799,4
服强度,因此在预热100℃条件下焊接,18MND5钢
选配上述两种焊条焊接对冷裂纹不敏感。
770.3
>86400
未断
在预热150℃条件下,采用进口和国产焊条分别
>86400
未断
焊接,获得的不同加载应力下的断裂时间见表5和表
744.7
>86400
未断
6,其加载应力ー断裂时间关系曲线,如图3所示。
282016年第5期
万方数据