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摘要
本研究采用自主搭建的双层排水罩局部干法装置，针对3mm厚316L不锈钢激光焊接，对比陆地焊接条件研究了排水气压的影响，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，实现了焊缝的表面成形美观，无气孔裂纹缺陷。结果表明：在陆地激光焊接时，焊缝内部无缺陷，接头抗拉强度达595MPa，拉伸试样断于母材。通过舍弗勒相图及Cr/Ni当量比计算，得出凝固焊缝由奥氏体和少量铁素体组成。当排水气压为0.3MPa时，焊缝无法有效熔透，易产生气孔缺陷，且焊缝内生成魏氏奥氏体，接头抗拉强度仅为347MPa，而随着排水气压增大至0.5MPa时，接头抗拉强度显著提高至584MPa；在水深较大时，由于冷却过快焊缝容易产生脆性的魏氏奥氏体，弱化接头性能，相比陆地条件，水下焊接时焊缝形成明显的树枝晶且枝晶宽度在35mm水深时减小至26.5μm。当水深增大至35mm时，接头强度和塑性有所下降，试样断于焊缝，韧窝尺寸较小，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）
