Control of Hot Cracking and Gas Expansion Defects in TIG Girth Welds of CN-1515/CN-EP Dissimilar Austenitic Stainless Steels

GAO Hanliang; ZHU Tongyu; WANG Junping; PAN Chuanlong; WANG Kailong

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2026.06.14

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Control of Hot Cracking and Gas Expansion Defects in TIG Girth Welds of CN-1515/CN-EP Dissimilar Austenitic Stainless Steels
Vol. 56, Issue 6, Pages: 112-118(2026)
Received：10 May 2025，

Revised：2026-02-01，

Published：20 June 2026
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2026.06.14
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高汉亮，朱桐宇，王军平，等.CN-1515/CN-EP异种奥氏体不锈钢TIG环焊缝热裂纹与气胀缺陷控制［J］.电焊机，2026，56（6）：112-118. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2026.06.14.

GAO Hanliang, ZHU Tongyu, WANG Junping, et al.Control of Hot Cracking and Gas Expansion Defects in TIG Girth Welds of CN-1515/CN-EP Dissimilar Austenitic Stainless Steels[J].Electric Welding Machine, 2026, 56(6): 112-118. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2026.06.14.

摘要

燃料棒包壳材料CN-1515与CN-EP焊接热敏感性较强，且压塞装配引起的残余应力与界面空隙进一步加剧了热裂纹与气胀缺陷的产生。通过装配间隙控制实验，将包壳管端面与端塞轴间装配间隙控制在0~0.1 mm内，消除了焊缝卷边和塌陷缺陷；通过压塞力实验，确定压塞力为115~130 N时可保证压塞装配效果且焊缝中不会出现气胀缺陷；基于母材热敏感性考虑，通过钨极角度对比实验，确定在满足焊接熔深要求的前提下选用30°钨极可降低焊缝过热倾向及钨极烧损。最终，采用理论计算与实验结合，确定焊接电流21 A、22 A、焊接转速12 r/min、焊接角度636°可获得100%目视及射线检测合格的焊缝，经晶间腐蚀试验、金相检测和拉伸试验验证，焊缝无晶间腐蚀倾向，断裂均发生于母材。本研究填补了国内快堆包壳材料CN-1515与CN-EP异种奥氏体不锈钢焊接工艺空白，为快堆包壳材料焊接工艺评定提供了技术借鉴。

Abstract

The cladding materials CN-1515 and CN-EP for fast reactors exhibit strong welding thermal sensitivity

and the residual stress and interfacial gaps induced by plug assembly further aggravate the occurrence of hot cracking and gas expansion defects. Through assembly gap control experiments

maintaining the gap between the cladding tube end face and the plug shaft within 0-0.10 mm eliminated weld curling and collapse defects. Through plug force experiments

a plug force of 115-130 N was determined to ensure proper plug assembly without gas expansion defects in the weld. Based on the thermal sensitivity of the base metals

comparative experiments on tungsten electrode angles confirmed that a 30° electrode reduces the tendency of weld overheating and electrode burn-off while meeting the penetration requirement. Finally

by combining theoretical calculations with experimental validation

welding currents of 21 A and 22 A

a rotation speed of 12 r/min

and a welding angle of 636° yielded welds with 100% visual and radiographic inspection pass rates. Intergranular corrosion tests

metallographic examinations

and tensile tests verified that the welds showed no susceptibility to intergranular corrosion

and all tensile specimens fractured at the base metal. This study bridges the technological gap in the welding of dissimilar austenitic stainless steels CN-1515 and CN-EP for fast reactor cladding materials in China

providing technical references for the weld procedure qualification of fast reactor cladding materials.

关键词

Keywords

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