液态锂与316L不锈钢焊缝的相容性初步研究

利用金相、SEM/EDS及自主研制搭建的LIBS等分析方法,研究了316L不锈钢焊缝在350℃液态锂环境中浸泡500h的静态腐蚀行为,拟为锂回路管道焊缝与液态锂的相容性研究提供一定的数据参考。实验结果显示,316L不锈钢焊缝区在液态锂中以晶间腐蚀形式被腐蚀,焊缝区的晶界腐蚀行为更严重,但没有出现明显的相变。液态锂腐蚀后焊缝区表层的Li的渗透量约是母材区的1.55倍,Li在焊缝区和母材区的渗透深度分别约为5.48μm和3.29μm,均大于焊缝区和母材区截面观察的腐蚀疏松层厚度(~5.0μm和3.0μm)。腐蚀后,碳的质量分数增加了11.03%,表面生成了碳化物,但Cr、Ni、Mo和Mn的质量分数分别减少了2.28%、1.01%、0.47%和0.16%。焊缝表层的Cr在液态锂中的溶解损耗最严重。腐蚀前后焊缝表面的维氏硬度值之比约为3.45∶1,焊缝区的力学性能下降。总之,液态锂对316L不锈钢焊缝产生腐蚀效果。相对母材区,焊缝区更易被液态锂腐蚀。

初步研究316L不锈钢焊缝在含氢杂质的液态锂中的腐蚀行为

通过失重法、SEM/EDS、XRD和硬度分析等手段,研究了不同温度下316L不锈钢焊缝区在含0.15%H杂质的液态锂中浸泡500 h的腐蚀行为。实验结果表明,当腐蚀温度为450℃、560℃和720℃时,样品的平均腐蚀速率分别为2.38×10-3g·m-2·h-1、1.10×10-2g·m-2·h-1和1.86×10-2g·m-2·h-1。在焊缝表面上分别发现了晶界腐蚀,大量致密的尺寸为1~2μm的碳化物和少量尺寸为10~20μm的"类尖晶石"结构的碳化物。仅在720℃的腐蚀焊缝截面发现了明显的腐蚀相变层。焊缝表面的平均维氏硬度分别为HV114.05、HV98.52和HV91.65。总之,随着温度的升高,焊缝区腐蚀越严重。焊缝表面的碳化物与H杂质发生化学反应后溶解于液态锂中,加速了焊缝区在液态锂中的腐蚀。