激光能量偏移條件下C-276-304焊接實驗研究.pdf

1、目前AP1000核主泵屏蔽套端部密封采用美國引進的氬弧焊接工藝，但焊接過程穩(wěn)定性較差，焊接接口易發(fā)生開裂現(xiàn)象，且焊縫元素偏析較為嚴(yán)重，這對AP1000核主泵屏蔽套端部密封質(zhì)量影響顯著，制約了我國AP1000核主泵屏蔽部件自主制造進程。本文針對屏蔽套端部氬弧密封焊接過程中存在的問題，根據(jù)C-276鎳基合金和304奧氏體不銹鋼物理化學(xué)特性，采用Nd∶YAG脈沖激光進行C-276/304焊接成形方法，研究激光焊接工藝參數(shù)對焊縫形貌的影響規(guī)律，

2、揭示激光焊接C-276/304焊縫成形機理，進而實現(xiàn)焊接工藝參數(shù)的優(yōu)化，獲得形貌較良好異質(zhì)材料焊縫。在焊縫形貌良好的條件下，分別研究不同激光能量偏移條件下各異質(zhì)材料焊縫微觀組織和元素分布特征，分析激光能量偏移對異質(zhì)材料焊縫化學(xué)元素分布的影響規(guī)律，并建立相應(yīng)的擬合關(guān)系式。通過拉伸試驗和電化學(xué)腐蝕實驗分別研究各異質(zhì)材料焊縫的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，分析激光能量偏移對異質(zhì)材料焊縫力學(xué)性能和腐蝕性能的影響規(guī)律，優(yōu)化出焊接C-276合金和304不銹

3、鋼合適的激光能量分布比例，以提高異質(zhì)材料焊縫焊接質(zhì)量，并為實現(xiàn)我國AP1000核主泵屏蔽套密封自主創(chuàng)新制造提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)焊縫宏觀形貌分析。采用單因素實驗方法分別研究單脈沖能量、脈沖頻率、脈沖寬度、焊接速度、離焦量等焊接參數(shù)對焊縫形貌的影響規(guī)律，實現(xiàn)激光焊接工藝參數(shù)的優(yōu)化，獲得焊縫上下表面寬度等寬且較窄異質(zhì)材料焊縫。在此基礎(chǔ)上，進行激光能量偏移焊接實驗，研究激光能量偏移量對焊縫宏觀形貌的影響規(guī)

4、律。
　　(2)焊縫微觀組織研究。借助光學(xué)顯微鏡觀察焊縫微觀形貌，揭示焊縫微觀組織晶粒分布特征，并利用電子探針研究各異質(zhì)材料焊縫化學(xué)元素分布，探討激光能量偏移對各異質(zhì)材料焊縫Fe、Ni、Cr、Mo和W等化學(xué)元素組成的影響規(guī)律，并通過數(shù)學(xué)模型建立激光能量偏移量與焊縫化學(xué)元素分布之間的定量關(guān)系，為準(zhǔn)確預(yù)測焊縫化學(xué)元素組成提供理論基礎(chǔ)。
　　(3)焊縫力學(xué)性能研究。在焊縫形貌良好的基礎(chǔ)上，結(jié)合母材和各異質(zhì)材料焊縫微觀組織特征，對母

5、材和各異質(zhì)材料焊縫分別進行拉伸試驗和硬度檢測，并借助掃描電子顯微鏡(SEM)觀察拉伸試件斷口形貌，分析母材和各異質(zhì)材料焊件拉伸斷裂機理，揭示激光能量偏移量對異質(zhì)材料焊縫拉伸性能及顯微硬度的影響規(guī)律。
　　(4)焊縫電化學(xué)腐蝕性能研究。借助極化曲線及腐蝕電流密度時間曲線，分析母材和各異質(zhì)材料焊縫在酸性溶液中的耐腐蝕性能，對比母材和異質(zhì)材料焊縫之間的腐蝕差異，根據(jù)各異質(zhì)材料焊縫化學(xué)元素分布特征，研究異質(zhì)材料焊縫腐蝕機制，揭示激光能量偏