Research on the Welding Process of 2507 Super Duplex Stainless Steel in the Flat Screen Filter Equipment of Nuclear Power Plants

XU Jie; DING Yuehua; XU Yao; LIU Hong; FANG Yuan; LIN Lihua; GU Lujun; SHA Kaifeng

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2025.07.08

Welding Technology | Views : 0 下载量: 13 CSCD: 0

PDF
Export
Share
Collection
Album

Research on the Welding Process of 2507 Super Duplex Stainless Steel in the Flat Screen Filter Equipment of Nuclear Power Plants
Vol. 55, Issue 7, Pages: 79-88(2025)
Received：30 March 2025，

Revised：2025-04-07，

Published：20 July 2025
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.07.08
稿件说明：

移动端阅览

徐杰，丁跃华，徐耀，等.核电平板滤网2507超级双相不锈钢焊接工艺［J］.电焊机，2025，55（7）：79-88. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.07.08.

XU Jie, DING Yuehua, XU Yao, et al.Research on the Welding Process of 2507 Super Duplex Stainless Steel in the Flat Screen Filter Equipment of Nuclear Power Plants[J].Electric Welding Machine, 2025, 55(7): 79-88. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.07.08.

摘要

针对我国滨海某百万千瓦级CAP1000型三代非能动压水堆核电机组的冷源取水拦截清理循环系统中平板滤网设备材料2507超级双相不锈钢的焊接工艺进行研究，采用拉伸、弯曲、晶间腐蚀和金相分析等方法测定其焊接接头性能。结果表明：使用热输入分别为9.00 kJ/cm正面打底、9.60~11.52 kJ/cm正面填充、11.65~12.48 kJ/cm正面盖面、10.56 kJ/cm背面封底的药芯焊丝气体保护焊接（FCAW-G）工艺，得到的焊接接头具备优异的力学性能及良好的金相组织，满足核电设备在海洋腐蚀环境下的严格要求。横向菱形拉伸试样抗拉强度为845 MPa，破断于母材；180°横向侧弯试样无裂纹；金相组织均匀，铁素体相与奥氏体相比例合理，无显微裂纹和有害相析出；无晶间腐蚀倾向。结果验证了2507超级双相不锈钢适用于恶劣海洋条件下的核电设备焊接制造，符合核级结构材料标准。

Abstract

This study investigates the welding process of 2507 super duplex stainless steel

a critical material for flat screen filter equipment in the cold source water intake interception and cleaning circulation system of a CAP1000 third-generation passive pressurized water reactor nuclear power unit (1

000 MW class) in China. The performance of welded joints was comprehensively evaluated through tensile testing

bend testing

intergranular corrosion analysis

and metallographic characterization. Experimental results demonstrate that the flux-cored arc welding with gas shielding (FCAW-G) process

employing optimized heat inputs of 9.00 kJ/cm for the front-side root pass

9.60-11.52 kJ/cm for front-side fill passes

11.65-12.48 kJ/cm for the front-side capping pass

and 10.56 kJ/cm for the reverse-side backing pass

yields welded joints with exceptional mechanical properties and favorable metallurgical integrity. These joints meet the stringent requirements for nuclear equipment operating in marine corrosive environments. Transverse rhombic specimens exhibited a tensile strength of 845 MPa

with fractures localized in the base material. 180° transverse side-bend tests showed no surface cracking. Homogeneous dual-phase microstructure with a balanced ferrite-to-austenite phase ratio. Absence of microcracks

detrimental phase precipitation

or susceptibility to intergranular corrosion. The findings validate the applicability of 2507 super duplex stainless steel in critical nuclear power systems under harsh marine conditions

ensuring compliance with nuclear-grade structural material standards.

关键词

Keywords

references

郑洁，余凡，朱军民，等 . 海洋核动力装备国内外发展现况与前景展望［J］. 中国工程科学， 2023 ， 25 （ 03 ）： 62 - 73 .

ZHENG J ， YU F ， ZHU J M ， et al . Development status and prospects of marine nuclear power equipment at home and abroad ［J］. Strategic Study of CAE ， 2023 ， 25 （ 3 ）： 62 - 73 .

王薇，何桂萍，关骁倢，等 . 我国滨海核电厂取排水方式现状及其对海洋生态环境的影响［J］. 浙江大学学报（理学版）， 2024 ， 51 （ 06 ）： 769 - 780 .

WANG W ， HE G P ， GUAN X J ， et al . Current status of water intake and discharge methods in coastal nuclear power plants and their impacts on marine ecological environment ［J］. Journal of Zhejiang University （Science Edition）， 2024 ， 51 （ 6 ）： 769 - 780 .

林海 . 核电厂海水过滤系统常见故障分析及应对措施［J］. 中国设备工程， 2023 ，（ S2 ）： 66 - 68 .

LIN H . Common fault analysis and countermeasures of seawater filtration systems in nuclear power plants ［J］. China Equipment Engineering ， 2023 （ S2 ）： 66 - 68 .

曹平 . 某核电厂循泵房海洋生物入侵影响及应对措施浅析［J］. 中国核电， 2021 ， 14 （ 05 ）： 673 - 678 .

CAO P . Analysis of marine bio-invasion impacts and countermeasures in a nuclear power plant circulation pump house ［J］. China Nuclear Power ， 2021 ， 14 （ 5 ）： 673 - 678 .

张文杰，杨嘉，张荣勇 . 核电厂冷源系统防堵塞物大规模暴发技术措施探讨［J］. 给水排水， 2020 ， 56 （ S1 ）： 9 - 12 .

ZHANG W J ， YANG J ， ZHANG R Y . Discussion on technical measures to prevent large-scale blockage outbreaks in cold source systems of nuclear power plants ［J］. Water & Wastewater Engineering ， 2020 ， 56 （ S1 ）： 9 - 12 .

周彦彬，徐杰 . 核电鼓形滤网中撑管与连接法兰焊接工艺［J］. 焊接技术， 2022 ， 51 （ 10 ）： 68 - 72 .

ZHOU Y B ， XU J . Welding process of support tube and connecting flange in nuclear power drum filter screen ［J］. Welding Technology ， 2022 ， 51 （ 10 ）： 68 - 72 .

汪建军，李俊峰，张守杰，等 . 板框式旋转滤网清污性能分析及提升研究［J］. 中国电力， 2019 ， 52 （ 02 ）： 165 - 171 .

WANG J J ， LI J F ， ZHANG S J ， et al . Analysis and improvement of decontamination performance of plate-frame rotating filter screen ［J］. China Electric Power ， 2019 ， 52 （ 2 ）： 165 - 171 .

唐楚天 . 海洋环境下2507超级双相不锈钢的腐蚀行为研究［D］. 云南：昆明理工大学， 2020 .

TANG C T . Study on corrosion behavior of 2507 super duplex stainless steel in marine environment ［D］. Yunnan ： Kunming University of Science and Technology ， 2020 .

袁孟琪 . S32750超级双相不锈钢的腐蚀行为研究［D］. 江苏：东南大学， 2019 .

YUAN M Q . Study on corrosion behavior of S32750 super duplex stainless steel ［D］. Jiangsu ： Southeast University ， 2019 .

王广进 . SAF2507超级双相不锈钢焊接接头组织及性能研究［D］. 江苏：江苏科技大学， 2019 .

WANG G J . Study on microstructure and properties of SAF2507 super duplex stainless steel welded joint ［D］. Zhenjiang ： Jiangsu University of Science and Technology ， 2019 .

高站起 . 超级双相不锈钢焊接接头组织和腐蚀性能研究［D］. 天津：天津大学， 2018 .

GAO Z Q . Study on microstructure and corrosion properties of super duplex stainless steel welded joints ［D］. Tianjin ： Tianjin University ， 2018 .

楚昊然 . UNS S32750双相不锈钢焊接热影响区组织演变规律与性能研究［D］. 天津：中国民航大学， 2023 .

CHU H R . Study on microstructure evolution and properties of welding HAZ in UNS S32750 duplex stainless steel ［D］. Tianjin ： Civil Aviation University of China ， 2023 .

赵辉 . 超级双相不锈钢SAF2507焊接接头的微观组织演变和性能研究［D］. 上海：上海工程技术大学， 2016 .

ZHAO H . Study on microstructure evolution and properties of SAF2507 super duplex stainless steel welded joints ［D］. Shanghai ： Shanghai University of Engineering Science ， 2016 .

王琦 . SAF 2507超级双相不锈钢非熔化极电弧焊接接头组织性能研究［D］. 山东：山东大学， 2023 .

WANG Q . Study on microstructure and properties of non-consumable arc welded joints of SAF2507 super duplex stainless steel ［D］. Shandong ： Shandong University ， 2023 .

白玉洁 . UNS S32750超级双相不锈钢CMT+P焊接工艺及组织性能研究［D］. 天津：天津大学， 2022 .

BAI Y J . Research on CMT+P welding process and microstructure-properties of UNS S32750 super duplex stainless steel ［D］. Tianjin ： Tianjin University ， 2022 .

Li T ， Wang K ， Lei Y . A Review of Welding Process for UNS S32750 Super Duplex Stainless Steel ［J］. Materials ， 2024 ， 17 （ 21 ）： 5215 - 5215 .

Świerczyńska A ， Łabanowski J ， Fydrych D . The Effect of Welding Conditions on Mechanical Properties of Superduplex Stainless Steel Welded Joints ［J］. Advances in Materials Science ， 2014 ， 14 （ 1 ）： 14 - 23 .

Kumar S ， Srinivas N M ， Kumar N ， et al . Evaluation of microstructural and mechanical qualities in optimised TIG-welded SDSS 2507 joints ［J］. Materials Science-Poland ， 2024 ， 42 （ 4 ）： 163 - 179 .

Baskar C S ， Rama S R K ， Sundaravel V ， et al . Effect of welding processes on ferrite content，microstructure and mechanical properties of super duplex stainless steel 2507 welds ［J］. Materials Testing ， 2023 ， 65 （ 12 ）： 1836 - 1844 .

Tamás T ， Christin A H ， Viktor K ， et al . Microstructural and mechanical properties of electron beam welded super duplex stainless steel ［J］. Welding in the World ， 2024 ， 68 （ 8 ）： 1929 - 1940 .

刘爱国，刘震昊 . 我国近10年双相不锈钢焊接研究进展分析［J］. 焊接技术， 2024 ， 53 （ 08 ）： 1 - 9 .

LIU A G ， LIU Z H . Analysis of welding research progress on duplex stainless steel in China over the past decade ［J］. Welding Technology ， 2024 ， 53 （ 8 ）： 1 - 9 .

王新，刘洁，李岩，等 . SAF2507超级双相不锈钢焊接技术研究现状［J］. 山西冶金， 2016 ， 39 （ 01 ）： 30 - 34 .

WANG X ， LIU J ， LI Y ， et al . Research status of SAF2507

super duplex stainless steel welding technology ［J］. Journal of Shanxi Metallurgy ， 2016 ， 39 （ 1 ）： 30 - 34 .

李添祺，张莹莹，高磊，等 . 双相不锈钢药芯焊丝在核电领域的应用前景［J］. 焊接技术， 2017 ， 46 （ 11 ）： 69 - 72 .

LI T Q ， ZHANG Y Y ， GAO L ， et al . Application prospects of duplex stainless steel flux-cored wire in nuclear power field ［J］. Welding Technology ， 2017 ， 46 （ 11 ）： 69 - 72 .

张迪，马德志，王英杰，等 . 超级双相不锈钢焊接用药芯焊丝的研制［J］. 焊接技术， 2022 ， 51 （ 02 ）： 78 - 83 .

ZHANG D ， MA D Z ， WANG Y J ， et al . Development of flux-cored wire for super duplex stainless steel welding ［J］. Welding Technology ， 2022 ， 51 （ 2 ）： 78 - 83 .

李义民，张凯，任世宏，等 . 超级双相不锈钢药芯焊丝堆焊技术在压力容器制造中的应用［J］. 电焊机， 2015 ， 45 （ 09 ）： 189 - 192 .

LI Y M ， ZHANG K ， REN S H ， et al . Application of super duplex stainless steel flux-cored wire surfacing technology in pressure vessel manufacturing ［J］. Electric Welding Machine ， 2015 ， 45 （ 9 ）： 189 - 192 .

刘永生，杜爱国 . 某核电厂SAF2507双相不锈钢管道开裂原因分析［J］. 金属加工（热加工）， 2024 ，（ 06 ）： 125 - 129+136 .

LIU Y S ， DU A G . Cause analysis of SAF2507 duplex stainless steel pipeline cracking in a nuclear power plant ［J］. Metal Working （Thermal Processing）， 2024 （ 6 ）： 125 - 129+136 .

程必刚 . 超级双相不锈钢的焊接性及焊接技术研究［J］. 中国设备工程， 2024 ，（ 06 ）： 198 - 200 .

CHENG B G . Study on weldability and welding technology of super duplex stainless steel ［J］. China Equipment Engineering ， 2024 （ 6 ）： 198 - 200 .

葛华，王杰 . UNS S32750超级双相不锈钢焊接工艺研究［J］. 金属加工（热加工）， 2024 （ 06 ）： 96 - 100 .

GE H ， WANG J . Research on welding process of UNS S32750 super duplex stainless steel ［J］. Metal Working （Thermal Processing）， 2024 （ 6 ）： 96 - 100 .

李鹏飞，王建涛 . 超级双相不锈钢S32750焊接工艺研究［J］. 化工设备与管道， 2022 ， 59 （ 06 ）： 1 - 5+17 .

LI P F ， WANG J T . Study on welding process of super duplex stainless steel S32750 ［J］. Chemical Equipment and Piping ， 2022 ， 59 （ 6 ）： 1 - 5+17 .

栗宏伟，赵志毅，薛润东 . 热输入对SAF2507超级双相不锈钢焊接接头显微组织及硬度的影响［J］. 焊接学报， 2022 ， 43 （ 02 ）： 20 - 26+114 .

LI H W ， ZHAO Z Y ， XUE R D . Effect of heat input on microstructure and hardness of SAF2507 super duplex stainless steel welded joints ［J］. Transactions of the China Welding Institution ， 2022 ， 43 （ 2 ）： 20 - 26+114 .

Alert me when the article has been cited

提交

Microstructure and Mechanical Properties of CMT-Welded X80 Pipeline Steel Joints

Microstructure and Mechanical Properties of Ti31 Titanium Alloy Fabricated by Selective Laser Melting

Study of Microstructure and Mechanical Properties of 7075 Aluminum Alloy FSW Joints

The Effect of Different Welding Parameters on the Microstructure and Properties of FSW Joints of 7075-2A12 Dissimilar Aluminum Alloy

Study on the Organization and Properties of Zirconium Alloy Cladding Tubes for Nuclear Power Generation