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摘要
采用自主搭建的双层排水罩局部干法装置对3 mm厚316L不锈钢进行激光焊接，对比陆地焊接条件研究了排水气压对焊接接头的影响，并基于优化的排水气压分析了水深对焊接接头成形及组织性能的影响，实现了表面成形美观、无气孔裂纹缺陷的焊缝。实验结果表明：在陆地条件下进行激光焊接时，焊缝内部无缺陷，接头抗拉强度可达595 MPa，拉伸试样断于母材处。通过Schaeffler相图及铬当量和镍当量计算，得出凝固焊缝组织由奥氏体和少量铁素体组成。当排水气压为0.3 MPa时，焊缝无法有效熔透，焊缝中易产生气孔缺陷，且焊缝内生成了魏氏奥氏体，接头的抗拉强度仅为347 MPa；随着排水气压增大至0.5 MPa，接头抗拉强度显著提高至584 MPa。当水深较大时，由于冷却速度过快，焊缝中易生成脆性的魏氏奥氏体，弱化了接头的力学性能。与陆地条件相比，水下焊接时焊缝中形成了明显的树枝晶，且枝晶宽度在35 mm水深时减小至26.5μm。当水深增大至35 mm时，接头的强度和塑性有所下降，试样断于焊缝处，韧窝尺寸较小，试样的变形能力较差。水下激光局部干法焊接及修复具有较好的可行性和较为广阔的应用前景。
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单位中国核动力研究设计院; 哈尔滨工业大学（威海）
