特种不锈钢焊材研制及其在首台钠冷示范快堆获得应用


开发新型四代核能系统,是核能发展的重要方向,也是实现“双碳”目标的重要组成部分。围绕国家重大科技专项“CFR600钠冷示范快堆”建设需求,研制了四代钠冷快堆专用不锈钢焊材ER316H(KD)。提出了间隙固溶强化元素替换设计的思想,解决了焊缝金属高温高强度和耐腐蚀相矛盾的问题。通过合理调整镍铬当量比,定量控制焊缝金属组织,解决了大厚度不锈钢焊接裂纹敏感性和550℃下焊缝组织稳定性之间的矛盾,系统分析了高温条件下奥氏体不锈钢中δ相的演变机理及其对性能影响(图1),实现了焊接接头高温高强度、耐腐蚀、低裂纹敏感性的指标要求。2021年研制焊材顺利应用于我国首台钠冷示范快堆堆容器和堆内关键部件、独立热交换器、钠-空气热交换器、核安全二、三级高温钠管道及其它涉钠设备部件等的焊接制造。研制焊材性能稳定,工艺性良好,为示范快堆建设做出了重要贡献。相关研究结果获得授权发明专利1项,形成企业标准2项目,在ISIJ Int., 61 (2021) ;Acta Metall. Sin., 34 (2021);Mater. Sci. Tech-lond., 36 (2020) ;J. Mater. Sci. Technol., 57 (2020) 发表相关论文4篇。2021年获得中国产学研合作创新奖和上海电气上核公司“特殊贡献奖”。

图1. 600℃ 下碳含量和时效时间对焊缝中δ铁素体分解及性能影响。

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