hl-2m真空室用inconel 625材料性能研究 inconel 625 material property for hl-2m vacuum vessel.pdfVIP

第 36 卷 第 3 期 核 聚 变 与 等 离 子 体 物 理 Vol.36, No.3 2 0 1 6 年 9 月 Nuclear Fusion and Plasma Physics Sep. 2016 文章编号：0254−6086(2016)03−0237−05 DOI: 10.16568/j.0254-6086.201603009 HL-2M 真空室用 Inconel 625 材料性能研究 黄运聪，冉 红，曹 曾，侯吉来，宋斌斌 (核工业西南物理研究院，成都 610041) 摘 要：HL-2M 真空室的主体材料被选为 Inconel 625 。通过研究 3 个产地的 Inconel 625 母材和焊缝的性能， 对比分析了该种材料的各项性能参数。通过比较得到进口 Inconel 625 母材和焊接接头综合性能均最优。各项试验 结果及分析对真空室部件的制造有重要的指导意义。 关键词：HL-2M 装置；真空室；Inconel 625 中图分类号：TL62+8 文献标识码：A 1 引言 构设计和工艺设计，选取了 3 个不同产地(进口、国 真空室是 HL-2M 装置的主要部件之一，其主 产 1、国产 2)的 Inconel 625 开展相关性能研究，其 体材料的选择与研究是真空室设计阶段考虑的主 中国产 2 材料是根据真空室高强度要求试制的 要问题之一。按照设计要求，HL-2M 真空室采用“D” Inconel 625 材料。研究内容主要包括母材及焊缝的 形截面的双层-薄壁-全焊接式结构[1] 。HL-2M 真空 性能分析，包括化学成分、无损探伤(X 射线检测)、 室对材料的选择主要从以下几个方面来考虑：①结 力学性能、腐蚀性能、金相分析、疲劳试验等。同 构强度方面。真空室是薄壁结构，主体材料要有较 时对比国产和进口 Inconel 625 材料的各项性能差 高的综合力学性能，以承受自身及内部件重力、大 异，分析是否存在影响材料使用性能的关键指标。 气压力、热负载、电磁力等。②物理方面。当磁场 这是探索真空室各种焊接工艺的前置性和基础性 变化时，在真空室壁上将感应出涡流，涡流大小和 工作，对掌握真空室部件制造有着重要的指导意 维持时间常数与真空室的电阻率、磁导率、壁厚、 义。 几何形状、开缝等因素有关[2] 。为了有利于初始室 内气体击穿和等离子体初始电流的形成以及外部 2 Inconel 625 母材性能分析 快反馈控制的实现，真空室材料需要有高电阻率和 3 个产地的母材状态都是冷轧板经退火处理， 低磁导率。③超高真空环境要求材料要具有低出气 壁厚均为 6mm。对 3 个产地的 Inconel 625 母材进 率。④双曲面壳体及全焊接式结构要求材料要有可 行性能检测，主要有化学成分、无损检测、金相分 加工性和可焊接性。 析、力学性能分析。 综合考虑以上因素以及调研国外大中型真空 2.1 化学成分分析 室，最终选用 Inconel 625 作为 HL-2M 真空室的主 Inconel 625 属 Ni-Cr 基耐蚀合金，母材重要的 体材料，该种材料从低温到 980℃都具有高强度， 化学元素 Ni 、Cr、Mo 、Fe 、Nb 等必须达到 ASTM 高韧性以及优良的抗疲劳性能和抗腐蚀能力。为了