特種不銹鋼焊材研制及其在首臺鈉冷示范快堆獲得應用

開發新型四代核能系統，是核能發展的重要方向，也是實現“雙碳”目標的重要組成部分。圍繞國家重大科技專項“CFR600鈉冷示范快堆”建設需求，研制了四代鈉冷快堆專用不銹鋼焊材ER316H(KD)。提出了間隙固溶強化元素替換設計的思想，解決了焊縫金屬高溫高強度和耐腐蝕相矛盾的問題。通過合理調整鎳鉻當量比，定量控制焊縫金屬組織，解決了大厚度不銹鋼焊接裂紋敏感性和550℃下焊縫組織穩定性之間的矛盾，系統分析了高溫條件下奧氏體不銹鋼中δ相的演變機理及其對性能影響（圖1），實現了焊接接頭高溫高強度、耐腐蝕、低裂紋敏感性的指標要求。2021年研制焊材順利應用于我國首臺鈉冷示范快堆堆容器和堆內關鍵部件、獨立熱交換器、鈉-空氣熱交換器、核安全二、三級高溫鈉管道及其它涉鈉設備部件等的焊接制造。研制焊材性能穩定，工藝性良好，為示范快堆建設做出了重要貢獻。相關研究結果獲得授權發明專利1項，形成企業標準2項目，在ISIJ Int., 61 (2021) ；Acta Metall. Sin., 34 (2021)；Mater. Sci. Tech-lond., 36 (2020) ；J. Mater. Sci. Technol., 57 (2020) 發表相關論文4篇。2021年獲得中國產學研合作創新獎和上海電氣上核公司“特殊貢獻獎”。