Импульсная лазерная сварка сплава ZR-1%nb

Научная библиотека Комментарии к записи Импульсная лазерная сварка сплава ZR-1%nb отключены

М.С. СЛОБОДЯН, А.С. КИСЕЛЕВ // СВАРКА В РОССИИ — 2019: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ, тезисы докладов Международной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Б.Е. ПатонаС. 253-254. Институт физики прочности и материаловедения СО РАН. 2019, Издательство: Общество с ограниченной ответственностью «СТТ» (Томск)

Целью настоящей работы являлось исследование влияния энергетических пара- метров режима импульсной лазерной сварки при формировании модельных стыковых соединений листовых деталей из сплава Э110 (Zr-1%Nb) толщиной 0,5 мм.

В результате проведенных исследований получены данные о влиянии энергии импульсов, их длительности и частоты следования, а также скорости сварки на геометрические размеры сварных швов и прочностные свойства соединений, химический со- став, структуру и микротвердость металла, скорость сорбции водорода. Кроме того, оценена стойкость сварных соединений против коррозии и высокотемпературного окисления, а также возможность улучшения их эксплуатационных свойств путем модифицирования поверхности импульсным ионным пучком. Кроме того, выполнено численное моделирование процесса с использованием трехмерной модели течения и теплообмена в сварочной ванне, которая также учитывает конвекцию Бенара– Марангони, что позволило изучить влияние параметров режима на динамику изменения температурных полей в свариваемых деталях.

Сделаны выводы о том, что отсутствие темных цветов побежалости на поверхности сварных соединений циркониевых сплавов при визуальном осмотре не позволяет в должной степени гарантировать чистоту металла и, как следствие, требуемые эксплуатационные свойства соединений. Импульсная лазерная сварка циркониевых сплавов в отапливаемых цехах позволяет получать сварные швы с содержанием водорода в пределах, обозначенных стандартами, при использовании в качестве защиты ламинарных потоков аргона для технических целей чистотой >99.993%. Однако их смешивание с атмосферными газами приводит к загрязнению металла сварного шва углеродом, кислородом и азотом. Как следствие, формируются поверхностные включения сложного химического состава и кристаллизационные микротрещины. Они, в свою очередь, являются концентраторами напряжений, по которым происходит разрушение сварного шва. Кроме того, их наличие увеличивает скорость поглощения водорода и снижает коррозионную стойкость сварных соединений.

Модифицирование поверхности на импульсном ионном ускорителе не привело к заметному изменению ее коррозионной стойкости. Однако, автоклавные коррозионные испытания в условиях, имитирующих работу ядерных реакторов в течение 200 часов привело к полной релаксации модифицированного слоя, а также снижению разброса значений микротвердости и, соответственно, остаточных напряжений в сварных швах. После высокотемпературного (1200 °С) окисления в паре в течение 60 с поверхности образцов без облучения покрыты светло-серой окисной пленкой с блистерами, предварительно облученных – образцов черного цвета с небольшим количеством светлых но- дулей. Заводские дефекты поверхности, выцарапанные номера образцов и микротрещины на сварных швах не явились концентраторами формирования нодулей. Существенные различия структуры основного металла и сварных швов, а также предвариельно облученных и не облученных образцов отсутствуют. Толщина оксидного слоя и слоя a-Zr(O) неравномерна. В целом толщина оксидного слоя на облученных образцах и их привес больше, чем необлученных. Сделан предварительный вывод об отсутствии эффективности исследованной технологии ионного модифицирования поверхности с целью повышения стойкости циркониевых сплавов против коррозии и высокотемпературного окисления в паре.

При дальнейшей оптимизации технологии импульсной лазерной сварки циркониевых сплавов необходимы дополнительные исследования по определению оптимальных значений коэффициента перекрытия. Также, актуальными направлениями следует считать оценку влияния на свойства сварных соединений состава защитного газа (Ar,

He или их смесь), скорости потока, его стабильности/пульсации, угла наклона, конфигурации и расстояния сопел от сварочной ванны с целью минимизации загрязнения металла атмосферными газами.

источник: http://www.spsl.nsc.ru/FullText/konfe/%D0%A1%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B0%202019.pdf

Рекомендуем для Вас


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top