焊后热处理对核聚变用316LN焊接接头的影响

第37卷 第3期 核 聚 变 与 等 离 子 体 物 理 V ol.37, No.3

2 0 1 7年 9月

Nuclear Fusion and Plasma Physics

Sep. 2017

文章编号：0254?6086(2017)03?0342?04

DOI: 10.16568/j.0254-6086.201703017

收稿日期：2016?05?18；修订日期：2017?02?08

基金项目：国家磁约束核聚变能发展研究专项(2008GB101000)

作者简介：刘丽平(1983–)，女，湖南郴州人，硕士研究生，核科学与技术专业。

焊后热处理对核聚变用316LN 焊接接头的影响

刘丽平1, 2，叶民友1，吴杰峰2，卫 靖2，信纪军2，沈 旭2

(1. 中国科学技术大学，合肥 230026；2. 中国科学院等离子体物理研究所，合肥 230031)

摘 要：采用了TIG 对核聚变用316LN 奥氏体不锈钢进行焊接，并对焊接接头进行了焊后热处理，利用光学显微镜、扫描电镜分析手段研究了焊后热处理对焊接接头微观组织和力学性能的变化。试验结果表明，焊缝中为奥氏体组织，并未发现第二相析出物存在。焊后热处理对接头的拉伸性能影响不大，均断裂在母材位置，但显著提高了接头的延伸率。接头低温冲击试验也展现了良好的抗低温冲击性能。断口分析发现，接头呈韧性断裂。

关键词：焊后热处理；拉伸性能；冲击能；断口分析

中图分类号：TG156.1 文献标志码：A

1 引言

国际热核聚变试验堆的磁体系统是由18个纵场(TF)线圈、6个极向场(PF)线圈、1个中心螺管(CS)线圈和18个校正场线圈(CC)组成[1, 2]。316LN 奥氏体不锈钢由于其良好的低温性能以及氮元素对奥氏体组织的稳定作用被用于ITER 超导磁体系统的建造材料[3~7]。磁体系统主要为焊接结构件、真空密封件以及承压件，对于焊接变形的控制极为严格。焊后热处理是减少焊缝中的残余应力和改善接头的强度梯度的有效方法。因此，对316LN 奥氏体不锈钢焊接接头进行焊后热处理去除应力进行了研究。

目前，国内外对马氏体和双相不锈钢焊后热处理对接头显微组织和力学性能的研究较多[8~12]，对于奥氏体不锈钢钢的焊后热处理研究还较少。沈旭

[13]

等人对不同焊后热处理温度对316LN 焊接残余

应力的影响进行了研究，得出了热处理温度对焊接

接头残余应力的影响规律，但对于焊后热处理对接头显微组织和力学性能的影响需要进一步的研究。本文主要采用TIG 对316LN 奥氏体不锈钢进行焊接，并对焊接接头进行焊后热处理，研究焊后热处理对焊接接头微观组织和力学性能的影响，对ITER 超导磁体系统的制造具有重要的作用。

2 试验材料与方法

试验所采用的是山西太钢不锈钢股份有限公司生产的316LN 奥氏体不锈钢热轧钢板，其化学成分以及力学性能分别列于表1和表2中。

试板尺寸为300mm×150mm×25mm ，焊接方法采用TIG 焊，焊前用丙酮清理焊接坡口，确保20mm 内无油污及杂质，焊接过程严格控制道间温度(Max100°C)，焊丝为2.0mm 的ER316LMn ，其化学成分列于表3中，焊接工艺参数详列于表4中，焊后对试板进行760°C 热处理，保温1h 。

表1 试验用316LN 的化学成分 wt%

C Si Mn P S Ni Cr Mo N Cu Ti Nb Co B 0.014 0.51 1.70 0.012 0.002 12.98

16.46 2.1 0.14 0.02 0.0050.011 0.03 0.001

万方数据