蒸汽发生器异种钢焊接接头疲劳裂纹扩展研究

徐连勇, 聂妙慧, 赵雷, 李丛

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天津大学学报(自然科学与工程技术版) ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (10) : 1044-1052.

蒸汽发生器异种钢焊接接头疲劳裂纹扩展研究

  • 徐连勇, 聂妙慧, 赵雷, 李丛
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摘要

钠冷快堆是我国发展第4代先进核能系统的主力堆型,蒸汽发生器是钠冷快堆重要部件.为了保证蒸汽发生器的安全性和可靠性,对异种钢焊接接头进行疲劳裂纹扩展行为研究.异种钢焊接接头共有6个不同微区,分别为F22母材、F22侧热影响区、隔离层、堆焊层、对接焊缝及316H母材.对异种钢焊接接头进行硬度测试、显微组织观察、疲劳裂纹扩展试验,利用光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)进行微观组织观察.F22母材组织主要为铁素体、珠光体和贝氏体,F22侧热影响区组织主要为铁素体和珠光体,隔离层、堆焊层、对接焊缝主要组织为奥氏体和δ铁素体,316H母材组织主要为奥氏体.F22母材的显微硬度最小,隔离层显微硬度最大,堆焊层、对接焊缝、316H母材的显微硬度逐渐下降,F22侧热影响区显微硬度变化较大.在低ΔK时,F22母材的疲劳裂纹扩展速率最快,隔离层、堆焊层、对接焊缝、316H母材的疲劳裂纹扩展速率逐渐变缓,随着ΔK的增加,隔离层的疲劳裂纹扩展速率变化最快,这是因为隔离层裂纹逐渐向F22母材侧偏转,使得其抵抗疲劳裂纹扩展能力逐渐降低.δ铁素体会影响隔离层、堆焊层、对接焊缝的抗疲劳裂纹扩展能力.F22母材和F22侧热影响区的疲劳裂纹断口撕裂最严重,隔离层、堆焊层、对接焊缝的断口平坦度逐渐增加,316H母材的疲劳裂纹断口形貌最平坦,与抗疲劳性能相对应.

关键词

异种钢 / 焊接接头 / 疲劳裂纹扩展 / 奥氏体 / 铁素体

中图分类号

TL425 / TL353.13 / TG457.11

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徐连勇, 聂妙慧, 赵雷, 李丛. 蒸汽发生器异种钢焊接接头疲劳裂纹扩展研究. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2024, 57(10): 1044-1052

基金

国家自然科学基金资助项目(52025052,52075374)~~

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