316L不锈钢焊接接头力学性能研究

316L不锈钢焊接接头力学性能研究

常康

一重集团大连核电石化有限公司

摘要：利用拉伸及冲击材料试验机等通过手工焊条电弧焊对国产316L不锈钢焊接接头的力学性能进行了研究。结果表明：316L不锈钢焊接接头（手工焊条电弧焊）最小室温抗拉强度为630MPa，熔敷金属高温（350℃）抗拉强度为444MPa，热影响区冲击功≥398J，晶间腐蚀试验结果无腐蚀裂纹，基本能够满足中国自主设计的三代核电主设备的相关焊接需求；

关键词：三代核电；316L不锈钢；焊接接头；手工焊条电弧焊

引言

手工电弧焊以其操作灵活的特点在核岛一回路上有广泛应用，主要包括稳压器、蒸发器、主管道等产品的堆焊、封根焊、组焊。焊材采用国产不锈钢焊条。本文通过采用手工焊条电弧焊管对接焊试验，对核电产品手工焊中使用较多的316L不锈钢的焊接接头的力学性能进行研究[1]。

1、试验方法[2]

对接焊试管材质为国产316L不锈钢，规格（mm）：φ400×30，坡口简图如图1所示。焊接方法为手工电弧焊，使用焊材见表1，焊接规范见表2。

图1 对接焊试件简图

表1-坡口焊缝焊材

表2-坡口焊缝焊接规范

2、试验结果与分析

2.1焊接接头横向拉伸性能

1#~2#试样拉伸结果见表3，由表可知焊接接头横向拉伸最小值为634MPa，试样采用弧形管状试样，试验满足RCC-M 2007 MC1210要求。

表3-焊接接头拉伸试验结果

2.2冲击性能

   焊接接头热区冲击试验结果见表4。共三组试样：1#~3#；每组三个v型缺口冲击试样。

由表可知，焊接接头热区整体冲击性能良好。由1#~3#试样结果可知，在试验温度相同情况下，焊接接头根部冲击性能略高，是由于根部焊道为前三层焊道，采用较小电流、较快速度焊接，熔池快速冷却结晶，晶粒粗大现象相对得到抑制，冲击性能略好于表层所使用的相对较大的热输入焊接。试验满足RCC-M 2007 MC1221要求。

表4-焊接接头热区冲击试验结果

2.3高温拉伸性能

1#试样拉伸结果见表3，由表可知焊缝的350℃高温抗拉强度为444MPa，屈服强度为356MPa，高于三代核电普遍要求的≥150MPa，试验满足RCC-M 2007 MC1210要求。

表3-焊接接头拉伸试验结果

2.4 晶间腐蚀性能

    在焊接接头中取2件晶间腐蚀试样，一件焊态试样，一件焊态+敏化态试样，试验按照RCC-M 2007 MC1310要求进行，如表4所示，未发现腐蚀裂纹，声响试验结果合格，能够满足三代核电技术的基本要求。

表4-晶间腐蚀试验结果

3、结论

（1）国产316不锈钢管材及国产不锈钢焊材所焊接的316不锈钢焊接接头室温最小抗拉强度为630MPa；（2）焊接接头最小冲击功为379J，出现在热区表层；（3）在试验温度相同情况下小电流快速焊接的根部冲击性能相对较好；（4）高温拉伸屈服强度为356MPa，抗晶间腐蚀能力强；基于上述四点表明，由国产316不锈钢所制备的焊接接头的力学性能（包括抗晶间腐蚀能力）基本能够满足中国自主研制的三代核电技术的要求。

4、参考文献

[1]中国机械工程学会焊接学会编委会.焊接手册.第2版.第2卷材料的焊接.北京：机械工业出版社，2001

[2]RCC-M 2007 （压水堆核岛机械设备设计和建造规则）