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15-15Ti不锈钢锁底结构激光-氩弧复合焊接焊缝性能分析

关怀 徐晓东 张雪伟 邹本慧

关怀, 徐晓东, 张雪伟, 邹本慧. 15-15Ti不锈钢锁底结构激光-氩弧复合焊接焊缝性能分析[J]. 核动力工程, 2024, 45(S2): 254-260. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0254
引用本文: 关怀, 徐晓东, 张雪伟, 邹本慧. 15-15Ti不锈钢锁底结构激光-氩弧复合焊接焊缝性能分析[J]. 核动力工程, 2024, 45(S2): 254-260. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0254
Guan Huai, Xu Xiaodong, Zhang Xuewei, Zou Benhui. Analysis of Laser-TIG Hybrid Welding Performance on 15-15Ti Stainless Steel Lock Bottom Structure[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(S2): 254-260. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0254
Citation: Guan Huai, Xu Xiaodong, Zhang Xuewei, Zou Benhui. Analysis of Laser-TIG Hybrid Welding Performance on 15-15Ti Stainless Steel Lock Bottom Structure[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(S2): 254-260. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0254

15-15Ti不锈钢锁底结构激光-氩弧复合焊接焊缝性能分析

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0254
基金项目: 中核北方核燃料元件有限公司自主投入项目(科RWN〔2021〕77号)
详细信息
    作者简介:

    关 怀(1990—),男,硕士研究生,高级工程师,现主要从事先进核燃料制造技术研究工作,E-mail: conveyguan@163.com

  • 中图分类号: TL341

Analysis of Laser-TIG Hybrid Welding Performance on 15-15Ti Stainless Steel Lock Bottom Structure

  • 摘要: 为研究一种钠冷快堆用15-15Ti不锈钢材料的焊接工艺,探究一种能够适应锁底结构,进行多次焊接后,该材料仍能保持良好性能的方法。本文采用激光-氩弧复合焊接工艺,对国产15-15Ti材料的一种典型锁底结构开展了焊接工艺探索,通过金相显微镜、扫描电镜、硬度计和拉伸试验机对焊缝的组织特征、显微硬度、晶间腐蚀和力学性能进行了测试,对多次焊接后的焊缝形貌与性能进行了对比。研究发现,激光-氩弧复合焊接能够实现锁底型结构的焊接,并获得较好的焊缝组织和力学性能;并且经过多次焊接后,焊缝凝固模式、焊缝组织、力学性能未发生变化,焊缝组织和力学性能具有较好的一致性,具有广泛的工程应用范围和应用场景。

     

  • 图  1  15-15Ti激光-氩弧复合焊接宏观形貌

    Figure  1.  Macromorphology of 15-15Ti Laser-TIG Hybrid Welding

    图  2  15-15Ti激光-氩弧复合焊接接头微观组织

    Figure  2.  Microstructure Characteristics of 15-15Ti Laser-TIG Hybrid Welding

    图  3  15-15Ti激光-氩弧复合焊接接头微观形貌

    Figure  3.  Micromorphology of 15-15Ti Laser-TIG Hybrid Welding

    图  4  15-15Ti激光-氩弧复合焊接接头硬度分布

    Figure  4.  Hardness Distribution of 15-15Ti Laser-TIG Hybrid Welding

    图  5  激光-氩弧复合焊接接头晶间腐蚀倾向试验

    Figure  5.  Intergranular Corrosion Test for 15-15Ti Laser-TIG Hybrid Welding

    图  6  焊缝拉伸试验断口宏观形貌

    Figure  6.  Fracture Macromorphology in Weld Tensile Test

    图  7  焊缝拉伸试验断口表面微观形貌

    Figure  7.  Fracture Morphology in Weld Tensile Test

    表  1  母材化学成分 %

    Table  1.   Chemical Composition of Base Metal

    材料 元素
    C Si P S Mn Ni Cr Mo Ti
    15-15Ti(冷轧) 0.05 0.46 <0.01 <0.01 1.71 14.96 16.21 2.07 0.34
    15-15Ti(固溶) 0.06 0.53 <0.01 <0.01 1.64 15.06 16.97 2.07 0.37
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    表  2  试样对照表

    Table  2.   Sample Information

    焊接次数 微观试样 晶间腐蚀试验 硬度试样 拉伸试样
    1 1-A-1 1-A-2 1-A-3 1-B
    2 2-A-1 2-A-2 2-A-3 2-B
    3 3-A-1 3-A-2 3-A-3 3-B
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    表  3  焊接接头弥散物EDS分析结果

    Table  3.   EDS Results of the Welding Diffuse Objects

    元素原子序数质量分数/%原子分数/%
    Ti2248.4331.34
    Fe2617.299.59
    Cr247.804.65
    N720.7245.84
    Al132.032.33
    Ni281.640.87
    C62.085.38
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    表  4  15-15Ti激光-氩弧复合焊接接头焊缝拉伸性能

    Table  4.   Tensile Property of 15-15Ti Laser-TIG Hybrid Welding

    焊接
    次数
    试样
    编号
    拉断力/
    kN
    抗拉
    强度/MPa
    母材A
    强度/MPa
    母材B
    强度/MPa
    1 1-B 666.6 588.4 677 582
    2 2-B 690.6 609.6 677 582
    3 3-B 689.1 608.3 677 582
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-07-22
  • 修回日期:  2024-10-17
  • 刊出日期:  2025-01-06

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