【摘要】：激光焊接半焊式板式換熱器由于其可拆卸、耐腐蝕等獨特的優(yōu)點,在熱交換行業(yè),尤其在核電領域得到推廣應用。但對激光焊接板片焊縫的耐腐蝕性能目前還缺乏系統(tǒng)的研究。為探求激光焊接接頭的耐腐蝕性能,論文系統(tǒng)深入地研究了316L不銹鋼高功率YAG激光惰性氣體保護焊接焊縫的耐腐蝕行為。作為對比,又研究分析了YAG激光無氣體保護焊接、CO_2激光氣體保護焊接及激光沖擊焊縫的耐腐蝕行為,為激光半焊式板式換熱器在核電領域的安全可持續(xù)運行提供技術保障。論文以核電換熱器常用的316L不銹鋼材料為研究對象,以工業(yè)上通用的高功率YAG與CO_2激光為研究手段,采用金相顯微鏡、掃描電鏡、X射線殘余應力儀以及電化學工作站等設備對焊縫微觀組織、晶粒尺寸、殘余應力及接頭耐腐蝕性能進行研究。研究結果表明:采用YAG激光氣體保護焊接時,由于單位線能量和局部不均勻熱輸入量的影響,在激光功率1.5kW-2.0kW、焊接速度0.015m/s-0.035m/s區(qū)間,及激光功率3.0kW-3.5kW、焊接速度0.05m/s-0.08m/s區(qū)間形成較耐腐蝕接頭,其耐腐蝕性達到母材的90%以上。無氣體保護條件下,由于焊縫氧化的影響,與有氣體保護相比,其組織均勻性下降,晶粒尺寸增大,殘余應力變大,其焊縫區(qū)耐腐蝕能力下降約23%。采用CO_2激光焊接時,由于光束模式及激光波長影響,焊縫微觀組織較粗大不均勻,殘余應力大,其焊縫區(qū)耐腐蝕能力下降約16%。激光沖擊接頭后晶粒顯著細化,形成厚度約100μm,應力值約-300至-120MPa的殘余壓應力層,激光沖擊后焊縫耐腐蝕性能提高2-3倍。
[Abstract]:Laser welded semi-welded plate heat exchanger is widely used in heat exchange industry, especially in nuclear power industry, because of its unique advantages such as removable, corrosion resistance and so on. However, the corrosion resistance of laser welded plate welds is still lack of systematic research. In order to investigate the corrosion resistance of laser welded joints, the corrosion resistance of high power YAG laser inert gas welding welds of 316L stainless steel was studied in this paper. As a comparison, the corrosion resistance of YAG laser welding without gas protection, CO_2 laser gas shielded welding and laser impact welding are also studied and analyzed. It provides technical guarantee for the safe and sustainable operation of laser semi-welded plate heat exchanger in nuclear power field. In this paper, the 316L stainless steel materials commonly used in nuclear heat exchangers are used as the research objects, and the high power YAG and CO_2 lasers, which are commonly used in industry, are used as research means, metallographic microscope and scanning electron microscope (SEM) are used. The microstructure, grain size, residual stress and corrosion resistance of joints were studied by X-ray residual stress meter and electrochemical workstation. The results show that when YAG laser gas shielded welding is adopted, due to the influence of unit line energy and local inhomogeneous heat input, the laser power is 1.5kW-2.0kW, and the welding speed is 0.015m/s-0.035m/s. And laser power of 3.0kW-3.5kW, welding speed 0.05m/s-0.08m/s zone to form a corrosion resistant joint, its corrosion resistance to more than 90% of the base metal. Under the condition of no gas protection, the microstructure homogeneity decreases, the grain size increases, the residual stress increases, and the corrosion resistance of the weld zone decreases by about 23.3 due to the effect of weld oxidation. Due to the influence of beam mode and laser wavelength, the microstructure of the weld is coarse and uneven, and the residual stress is large, and the corrosion resistance of the weld is decreased by about 16%. The residual compressive stress layer with a thickness of about 100 渭 m and a stress value of -300 to-120MPa was formed after laser impact. The corrosion resistance of the weld was improved 2-3 times after laser impact.
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG457.11

【參考文獻】

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本文編號：2349442