Hastelloy-N合金焊接接头再热裂纹敏感性及其控制

As one type of Generation IV nuclear reactors, molten salt reactor(MSR) need its materials with high corrosion resistance and good weldability to meet the high reliability. Hastelloy N is a potential material for pressure vessel of MSR for its perfect corrosion resistance, while the mechanism of reheat cracking in the weldment of this material is a key problem needed to be solved. In this proposal, to research mechanism of reheat cracking,thermal simulation method will be used to study the effects of thermal cycle and level of stress on the reheat cracking. Slit type cracking test will be also utilized to investigate sensibility of reheat cracking. The welding residual stress will be measured by contour method. The control methods of welding residual stress will bring into forward based on mechanical stress relieving and low temparature stress relieving to decrease the reheat cracking in the welded joint of Hastelloy N alloy. Based on research results mentioned forward, the methods to control the reheat cracking of the Hastelloy N pressure vessel will be propose.

作为第四代核反应堆的推荐堆型之一，熔盐堆对材料的耐腐蚀性及焊接性要求极高，Hastelloy N合金能满足熔盐堆反应堆压力容器对材料苛刻的耐腐蚀性要求，但其焊接接头再热裂纹形成机制及敏感性等焊接性问题尚缺乏有效的研究。 本研究采用热模拟技术研究不同热处理工艺及应力水平下的Hastelloy N合金再热裂纹敏感性问题，并结合斜Y型坡口试验，明确热模拟试验结果与斜Y型破口试验结果间的内在联系；采用表面形貌法及有限元分析方法进行多层多道焊接接头残余应力研究，并通过温差拉伸及机械拉伸等方法调控焊接残余应力，从而进一步研究残余应力对再热裂纹敏感性的影响机制并据此提出基于应力调控的再热裂纹控制措施。 基于再热裂纹对组织及热过程敏感性结果和残余应力调控技术，提出针对大型熔盐堆压力容器的再热裂纹控制工艺，本研究成果有望对我国熔盐堆压力容器的定型提供理论依据及技术方案。

作为第四代核电反应堆之一，熔盐堆对材料的耐腐蚀性及焊接性要求极高，目前Hastelloy-N合金能够满足反应堆容器对材料苛刻的耐腐蚀性要求，但该材料的焊接性、焊接接头再热裂纹敏感性等问题尚需进一步分析讨论。.本研究采用热模拟技术考察经历不同焊接热循环的Hastelloy-N合金在不同保温温度及应力水平下的应力松弛行为，揭示该材料的再热裂纹敏感性，重点关注焊接热循环作用、再热作用以及高温长时间时效时材料相变特征以及相应的力学行为，探讨了组织演变与力学行为间的关系；提出了表面形貌法及有限元反演法进行焊接接头残余应力分析的技术，明确了接头残余应变形成的微观机制及表征参量；针对该材料的焊接性、钎焊性及其厚壁结构的焊接工艺等进行了研究，拓展了本研究的适用范围。.基于研究成果，制定了针对大型熔盐堆压力容器的焊接工艺，相应工艺已应用于我国熔盐堆示范堆容器的制造过程。