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中国聚变工程实验堆真空室设计为环形双层D型截面壳体结构。结构整体由50mm厚的内壳,真空室设计采用ASTM级的超低碳奥氏体不锈钢316L作为主要材料的复杂轮廓双层全焊接结构,窗口领圈作为过渡段连接弧形真空室内部与外部方形窗口,结构复杂,真空室和窗口领圈焊缝质量要求高、焊接难度大,在满足焊缝质量的情况下应尽量减小焊接变形。聚变堆真空室是中国未来聚变堆的核心安全部件,涉及诸多关键技术。近年来,科研工作者开始研究电子束焊对焊接接头质量及变形的影响,在研究焊缝形貌成型的影响因素时,发现电子束焊焊缝形貌的变化对焊接接头质量影响很大。由于窗口领圈复杂的轮廓,为了保证焊缝一次性熔透,焊接束流不断改变,将产生不同深宽比焊缝。随着中国聚变工程实验堆真空室和窗口领圈焊接生产的迫切需求。目前,还没有文献对50mm厚316L奥氏体不锈钢电子束焊焊接接头性能的影响进行报道。为了提高真空室和窗口领圈焊接接头质量及减小焊接变形,有必要对真空室和窗口领圈的316L奥氏体不锈钢的电子束焊接头力学行为进行研究,探索未来聚变堆真空室关键技术的解决方案。聚变堆真空室使用316L奥氏体不锈钢材料,该材料具有良好的力学性能及耐热性,面心立方结构和良好的韧性,符合特殊环境要求。本文通过实验对其电子束焊条件下接头的力学行为展开研究,分别对其接头的显微组织、静载强度及显微硬度展开研究,结果表明,焊缝组织良好且没有裂纹存在,通过磁通量检测铁素体含量满足特殊环境需求,铁素体含量控制是316L不锈钢电子束焊接的关键工艺技术,塑性变形易发生在焊缝顶部。通过有限元分析接头应力分布,从微观、宏观机理上分析316L电子束焊焊接接头质量及变形的影响因素,研究显示,通过改变电子束聚焦位置以及束流大小,从而控制热源大小和形状,减小焊缝相对宽度在一定范围内适当选择焊缝相对深度能够有效降低应力集中,改善应力分布,从而提高焊接接头质量,降低焊接变形。为中国聚变工程实验堆真空室和窗口领圈采用电子束焊及电子束焊焊接工艺的选择,提供理论依据。