锆及锆合金焊接性研究

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：锆及锆合金的焊接性很好，导热性差，由于焊接高温的作用，如工艺措施处理不当，往往会导致焊缝热影响区加宽，焊接组织粗大，焊接接头塑性降低。锆及锆合金的焊接主要问题是：1）在焊接过程中，锆与氧、氮等气体反应生成脆性化合物，在200℃开始吸收氢，315℃吸收氢而导致氢脆。4）锆及锆合金在焊接过程中没有形成裂纹的明显趋势，但是存在产生气孔的可能性，所以，焊接过程必须严加防范氢和氮气侵入焊缝熔池。

锆及锆合金的焊接性很好，导热性差，由于焊接高温的作用，如工艺措施处理不当，往往会导致焊缝热影响区加宽，焊接组织粗大，焊接接头塑性降低。锆的焊接工艺要求接近钛，焊缝熔池及热影响区的保护效果要高于钛，现场施焊措施要比钛要求严。锆及锆合金可以用熔焊、钎焊、固态焊等方法进行焊接。锆及锆合金的焊接主要问题是：

1）在焊接过程中，锆与氧、氮等气体反应生成脆性化合物，在200℃开始吸收氢，315℃吸收氢而导致氢脆。在700℃以上吸收氧，使金属材料严重脆化，从而使焊接接头的塑性和韧性明显变差。焊接过程保护较好的焊缝应呈光亮的银白色，若保护不好受大气污染，则随着污染程度的不同，保护效果从好到坏的顺序是：白亮→微黄色→褐色→蓝色→灰白色。

2）焊接过程中，锆及锆合金中碳的质量分数w（C）＞0.1%时，便会形成锆的碳化物，降低焊接接头的耐蚀性。

3）锆及锆合金焊件在不平衡条件下结晶时，合金会存在复杂的金属间化合物，如ZrCr₂、ZrFe₂、Zr₂Fe、氧化物和氮化物等，会使热影响区的力学性能变坏。在870℃前加热急冷时，金属间化合物将分布在晶粒边界，在870℃加热急冷时，焊缝组织中没有金属间化合物析出。在950℃加热急冷时，焊缝组织为α+β，在980℃加热急冷时，焊缝具有β组织，此时焊接接头塑性最好。

4）锆及锆合金在焊接过程中没有形成裂纹的明显趋势，但是存在产生气孔的可能性，所以，焊接过程必须严加防范氢和氮气侵入焊缝熔池。

5）焊接时不仅将大气与电弧隔绝，而且还要保护全部高温部位（＞400℃）不受空气的侵入。凡是焊缝的正面和背面超400℃的部位都要用焊接拖罩充保护气体保护。

锆及锆合金焊接性研究

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