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提高蒸汽温度是提升发电效率的有效途径。在核电领域,高温气冷堆蒸汽发生器是第四代核电提高蒸汽温度的关键。蒸汽发生器的核心部件是换热管,第四代核电高温气冷堆使用的换热管材是T22耐热钢和800H不锈钢。由于T22钢和800H钢的物理性能和化学成分相差较大,实现T22与800H的优质焊接成为制约生产第四代核电高温气冷堆蒸汽发生器的关键因素。开展T22/800H异种钢焊接工艺研究,能够丰富异种钢焊接理论体系,并为蒸汽发生器的焊接制造提供基础数据,具有重要的理论意义和工程应用价值。本研究综合考虑T22与800H管-管对接的特点,选取脉冲TIG焊接工艺,采用焊枪固定、管旋转的平焊,通过大量实验,确定了获得良好成型接头的工艺参数:焊接峰值电流Ip为80 A,基值电流Ib为40 A,电弧电压U为12.4 V,脉冲占空比N为60%,脉冲频率F为1 Hz,焊接速度v为12 cm/min,背面氩气流量Q为5 L/min,焊枪保护气为70%He+30%Ar,气体流量为22 L/min。本研究选用A06、316L、GH4169三类不同材料的熔化环进行了焊接,焊后综合应用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射仪等仪器分析了T22/800H异种焊接接头的微观组织、成分、相结构,并通过显微硬度试验、常温抗拉强度试验,550℃抗拉强度试验等手段,研究了T22/800H异种焊接接头硬度、抗拉强度等力学性能。研究结果表明,当熔化环为A06时,焊缝组织为奥氏体,焊缝两侧与热影响区存在明显的熔合线。T22侧熔合线有明显的碳迁移层,热影响区组织沿粗晶区、细晶区和不均匀退火区依次分布,热影响区为针状铁素体、回火珠光体,组织硬度较高,并有网状二次渗碳体生成。800H侧热影响区为粗大的奥氏体晶粒,孪晶和析出物较少。熔化环宽度为1.3 mm时,接头综合性能较好,室温Rm为495 MPa,Rp0.2为398 MPa,延伸率为13.69%,550℃下Rm为362 MPa,Rp0.2为190 MPa,延伸率为7.16%。当熔化环为316L时,焊缝组织均为奥氏体组成,焊缝两侧与热影响区存在明显的熔合线。T22侧熔合线有碳迁移带,热影响区组织沿粗晶区、细晶区和不均匀退火区依次分布,热影响区为针状铁素体、回火珠光体,组织硬度较高,并有网状二次渗碳体生成。800H侧热影响区为粗大的奥氏体晶粒,孪晶和析出物较少,熔合线附近晶粒较小。熔化环宽度为1.0 mm时,接头综合性能较好,室温Rm为509 MPa,Rp0.2为210 MPa,延伸率为17.54%,550℃下Rm为370 MPa,Rp0.2为160 MPa,延伸率为8.22%。当熔化环为GH4169时,焊缝物相为奥氏体组织,焊缝两侧与热影响区存在明显的熔合线。焊缝合金成分较高,接近800H母材;800H侧熔合线奥氏体晶粒有外延生长迹象,热影响区晶粒粗大。T22侧熔合线有明显的碳迁移层,热影响区组织沿粗晶区、细晶区和不均匀退火区依次分布,热影响区为针状铁素体、回火珠光体,组织硬度较高。熔化环宽度为0.8mm时,接头综合性能较好,室温Rm为519 MPa,Rp0.2为362 MPa,延伸率为14.71%,550℃下Rm为342 MPa,Rp0.2为154 MPa,延伸率为10.98%。通过对比各组实验数据并分析,发现宽度为1.0mm的316L熔化环得到的焊接接头组织和性能较好。