111 / 2022-09-15 21:36:21

反应堆堆内构件钴基合金激光熔覆工艺研究

激光熔覆；钴基合金；304LN不锈钢；堆焊；硬度

核反应堆堆内构件中的上堆芯板导向销与左、右嵌入件，以及径向支承键与左、右U形嵌入件需要进行钴基合金堆焊以保证耐磨性能。在前期核电项目中采用手工钨级氩弧焊（TIG）进行堆焊，堆焊层容易产生裂纹、气孔等缺陷，出现较多不符合项，影响设备制造进度。因此，本研究针对钴基合金手工TIG堆焊出现的焊接质量问题，采用激光熔覆技术在304LN不锈钢表面制备了Stellite 6钴基熔覆层，开展了钴基合金激光熔覆工艺研究，包括激光功率、送粉速率、扫描速度等工艺参数，利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、硬度计、摩擦磨损试验机、腐蚀试验装置等多种试验测试设备，研究了不同工艺参数、扫描方式等对熔覆层微观组织和性能的影响，并与传统手工TIG钴基合金堆焊层进行了对比分析。试验结果表明：激光熔覆钴基合金层与基体之间形成了冶金结合，熔覆层无损检验结果合格；激光熔覆层较手工TIG堆焊层，组织更加细化，界面稀释率更低；硬度较手工TIG堆焊层硬度更均匀；耐磨性能和耐腐蚀性能优于手工TIG堆焊层。因此，采用激光熔覆钴基合金可以有效改善手工TIG堆焊层的组织和性能，具有广阔的应用前景，后续可应用于压水反应堆堆内构件的钴基合金堆焊。