奥氏体不锈钢应变强化技术作为压力容器轻量化的方法之一,在保证奥氏体不锈钢压力容器力学性能的情况下,使压力容器的壁厚减薄,实现经济与安全并重。目前,针对奥氏体不锈钢应变强化的研究较多,但焊接接头作为压力容器的薄弱环节,尚缺乏对应变强化接头性能的研究。因此,研究应变强化接头的组织性能对评估S30408奥氏体不锈钢深冷容器的安全性具有重要的意义。本课题选用308LSi焊丝,采用等离子弧与钨极氩弧组合焊(PAW+TIG)方法对厚度10mm的S30408奥氏体不锈钢进行焊接,并对焊接接头区进行应变强化试验,采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)等对应变强化前后接头组织进行研究,用显微硬度计以及拉伸试验机等对应变强化前后接头的性能进行测试,通过对比分析应变强化前后接头组织性能的变化,探究奥氏体不锈钢应变强化接头的组织演变规律。采用PAW+TIG组合焊的试验结果表明,焊接热输入的增加(从22.5kJ/cm至25.7kJ/cm)使得等离子弧焊接头侧焊缝组织变得粗大,Fe、Cr、Ni等元素从焊缝到热影响区呈现上升的趋势,但较大的焊接热输入下Fe、Cr、Ni等元素的分布更加陡峭。填丝氩弧焊接头侧随着焊接热输入的升高,焊缝及熔合区中的δ铁素体分布更加均匀,从焊缝到热影响区Fe、Cr、Ni等元素波动较小。PAW+TIG组合焊接头的抗拉强度达到761MPa,氩弧焊接头侧显微硬度的分布从焊缝中心到母材呈先升高后降低的趋势,等离子弧焊接头侧的显微硬度分布由焊缝中心到母材呈下降的特点。PAW+TIG组合焊接头应变强化后,接头各个区域(特别是焊缝和热影响区)发生了应变诱发马氏体转变,但由于各区域组织成分的不同,致使应变诱发马氏体转变存在很大差异。应变强化前焊缝区的组织主要由奥氏体和δ铁素体(蠕虫状、骨架状等)组成,应变强化后焊缝区的晶粒有沿着拉伸方向被拉长的趋势,可观察到有平行交叉排列的马氏体在奥氏体晶粒内形成,但这种转变只在局部区域观察到,EDS点成分测试结果显示形变诱发的马氏体相和奥氏体相中的主要元素含量没什么变化,马氏体相变是无扩散型相变;熔合区由未混合区和半熔化区组成,应变强化后熔合区也有少量的形变马氏体生成,并且主要分布在熔合区边缘附近即半熔化区。热影响区的组织由奥氏体和少量δ铁素体组成,应变强化后热影响区的部分晶粒被细化,并且在奥氏体基体上可观察到平行或平行交叉排列的马氏体板条束,部分奥氏体晶粒内包含多个板条束,并且马氏体板条束有明显的表面浮突现象。通过对PAW+TIG组合焊接头应变强化焊缝、熔合区和热影响区显微硬度的测试,并与未强化焊接接头对应区域的显微硬度进行对比,得出应变强化使得PAW+TIG组合焊接头的显微硬度提高,但接头各个区域的强化程度有很大差异。接头各个区域的强化程度与PAW+TIG组合焊接头组织不均匀有关。预拉伸后组合焊接头显微硬度的提高受两方面因素的影响,一是接头在预拉伸过程中产生的应变诱发马氏体相,二是在拉伸过程中位错密度的增加以及位错塞积等阻碍了位错的滑移,也会使接头强度提高。焊缝区显微硬度的增幅较小,与预拉伸过程中焊缝区的应变量较低、产生的马氏体量少有关。熔合区的增幅与焊缝区接近,热影响区显微硬度增幅最大,热影响区与焊缝和熔合区相比δ铁素体少,由大量的奥氏体组成,更易诱发马氏体相变,诱发的马氏体相更多。而且热影响区产生的形变量较大,拉伸后位错密度增大,产生位错塞积和交割,阻碍塑性变形,两者的共同作用使得热影响区的显微硬度增幅较大。