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奥氏体不锈钢和镍基合金由于具有较高的蠕变、断裂强度、抗高温腐蚀性能以及优良的焊接性能而在核电蒸汽发生器传热管中广泛应用。然而,我国不具有核电传热管材自主知识产权。为打破国外技术垄断,结合核电传热管所使用材料的主要性能以及合金元素之间的作用机理,自主研发了新型的耐高温高压奥氏体不锈钢0Cr19Ni30Al2。焊接性能作为衡量蒸汽发生器传热管材的主要性能之一,且国内对传热管材的焊接性能研究存在一定的空白,本文研究了0Cr19Ni30Al2奥氏体钢的焊接性、焊接工艺、焊接材料匹配和接头性能,经过理论分析,制定了0Cr19Ni30Al2奥氏体不锈钢的TIG焊焊接规范,并分别采用ER-Ni30和ER-Ni73两种焊丝焊制了该奥氏体钢。接头通过时效处理、力学性能试验、显微组织观察以及拉伸断口的扫描,对时效前后两种接头进行了对比分析。 两种焊丝焊接的新型Fe-Cr-Ni奥氏体不锈钢0Cr19Ni30Al2,熔合良好。时效处理前,ER-Ni30焊丝焊接接头的热影响区晶粒规则,晶界平滑;焊缝处析出相很少。ER-Ni73焊丝焊接接头的熔合区晶粒细小,过热区晶粒和母材晶粒大小一致,无明显长大。650℃长期时效后表明,采用ER-Ni30焊丝焊制的焊接接头组织稳定;镍基ER-Ni73焊丝热影响区晶粒较为粗大,过热区明显,而熔合区晶粒细小,多为等轴细小晶粒。焊接接头随着时效时间的增加,抗拉强度和屈服强度增大,延伸率降低,镍基焊丝的焊接接头的延伸率降低更为显著。弯曲试验中,镍基焊丝在时效500h后,由于析出相在晶界处的富集,背弯试样中有失效断裂情况;而ER-Ni30焊丝焊接接头表现出优良的塑性和韧性,无失效断裂。 最终试验结果表明,采用ER-Ni30焊丝焊接奥氏体钢,焊接接头表现出了良好的力学性能;在650℃长时间时效后,仍能保持优越的性能。用镍基ER-Ni30焊丝焊接新型奥氏体不锈钢,在未时效以及短期时效(≤300h)范围内是可行的,当时效时间高于500h后,则镍基焊丝的焊接接头脆性明显提高,因而该焊接接头不能长期应用高温高压的环境中。