蒸汽发生器异种钢焊接接头疲劳裂纹扩展研究

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