水下激光重熔加工后水下激光熔覆双相不锈钢涂层的显微组织和耐腐蚀性 _太空

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长三角G60激光联盟导读
据悉，本文研究了其相组成、微观结构、化学成分和电化学腐蚀性能。
摘要
结合水下局部干激光熔覆（ULDLC）和水下局部激光重熔（ULDLR）技术，在水下环境中制备了双相不锈钢（DSS）涂层。研究了其相组成、微观结构、化学成分和电化学腐蚀性能。结果表明，在水下激光重熔后， DSS涂层的相组成保持不变，并发生了从Widmanst?tten奥氏体+晶内奥氏体+（211）铁素体到（110）铁素的相变。 ULDLR工艺可以提高水下局部干式激光熔覆涂层的耐蚀性。 3kW时重熔涂层的耐蚀性最好， 1kW和5kW时的耐蚀性相似，（110）铁素体相的耐蚀性优于晶界奥氏体相。 ULDLC+ULDLR工艺可满足高效水下维护、成形质量控制和耐腐蚀性的要求。也可用于水下环境中S32101双相不锈钢的表面修复。
1.介绍
在核电站的长期服务期间，乏燃料池的双相不锈钢（DSS）板将产生老化效应。其失效机制主要是均匀腐蚀、应力腐蚀开裂（SCC）和点蚀，对核电站的安全运行构成严重威胁。由于乏燃料池一般在水环境中工作，为了降低设备维护成本并考虑核辐射的原因，其修复通常采用水下焊接技术。水下焊接方法包括水下湿焊、局部水下干焊和高压水下干焊接。经过多年的发展，当地干式水下焊接技术已被证明是一种更好的水下修复技术。
水下焊接可分为三种方法：干焊、湿焊和水下局部型腔焊。干焊通常在水下的高压室中进行，可以获得高质量的焊接接头，但干焊的焊接设备非常复杂，焊接成本高，正如Shi等人报道的那样。湿焊中的冷却速率相对较高，这会导致焊接接头的机械性能显着下降。此外， Guo等人证明，在水和压力的作用下，湿焊接头容易出现气孔和裂纹等缺陷。相比之下，局部干焊可以消除水对焊缝表面的影响，保证焊接接头的质量。因此，局部干焊是水下焊接的理想方法。

水下局部干式（UL）K-TIG焊接设备。
目前，研究主要集中在传统的水下局部干焊方法，如局部干钨极惰性气体保护焊和局部干式气体保护金属电弧焊。这些焊接方法通常需要多次通过才能完成厚度超过3毫米的板的焊接。在DSS多道次焊接过程中，有害相（如西格玛和碳化物）的沉淀会导致形成贫铬区域，从而降低水下焊接接头的质量。此外，水下焊接环境非常恶劣。因此，较长的焊接时间不太有利，开发高效省时的水下焊接技术是水下焊接研究的重点。
水下激光熔覆技术具有热输入小、修复精度高等特点，已逐渐成为核电设备水下修复的重要关键技术。在过去的十年中，研究人员专注于水下湿式激光熔覆（UWLC）和局部干式水下激光熔覆。 UWLC通过激光束直接作用于水下环境中的基底上，通过预制粉末或同步送粉制备涂层。
ULDLC是解决水下环境修复问题的优秀技术手段。激光重熔不仅可以用于改善金属表面结构，还可以用于修复金属表面缺陷。然而，在实验设备设置方面，现有研究仅限于水深小于50mm的研究。浅水无法模拟真实的水下修复环境和熔池的冷却梯度。在技术方面，虽然制备了优异的成形涂层，但由于水下环境的特殊性，其性能并未得到改善。本文研制了一种防水激光熔覆头。结合ULDLC和ULDLR技术，在水下环境中对废燃料池板材S32101 DSS进行了激光熔覆和激光重熔实验。研究了涂层的微观结构和电化学腐蚀性能。
2.工艺实验
使用S32101双相不锈钢作为基本材料（BM），原始尺寸为300 mm×150 mm×16 mm 。填充材料为ER-2209焊丝。在ULDLC实验之前，用钢丝刷将基材粗糙化，以降低其对激光辐射的反射率，然后在超声波清洁器中使用酒精和丙酮清洁，以去除表面污染物。 ULDLC/ULDLR通过使用图1和图2所示的水下激光熔覆系统进行，该系统由RFL-6000激光器、防水激光熔覆头、ULDLCN和计算机控制的三轴定位系统组成。制造具有48%重叠的平行激光轨迹，以在整个BM上形成涂层，获得的样品表示为包覆DSS涂层。在激光熔覆之后，还使用激光熔覆系统处理激光重熔，其参数如下：激光功率1kW、3kW和5kW、激光光斑直径（3mm）和10mm/s的激光移动速度。因此，这些获得的样品分别命名为熔态-1kW DSS涂层、熔态-3kW DSS涂层和熔态-5kW DSS涂层。图3显示了水下激光熔覆路线和水下激光重熔工艺图。

水下激光重熔加工后水下激光熔覆双相不锈钢涂层的显微组织和耐腐蚀性

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