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奥氏体不锈钢以其优良的力学性能和抗腐蚀性能被广泛用作超超临界火电机组过热器/再热器材料。局部腐蚀引起的爆管是超超临界火电用奥氏体不锈钢及其焊接接头常见的失效破坏形式。奥氏体不锈钢的局部腐蚀性能与合金成分和微观组织密切相关。因此，系统研究奥氏体不锈钢焊接接头合金成分、微观组织对局部腐蚀行为和力学性能的影响，对奥氏体不锈钢合金成分设计和优化、焊接接头的寿命预测及其在服役过程中的断裂失效分析具有重要的理论指导意义。本文针对超超临界火电用奥氏体不锈钢焊接接头的局部腐蚀问题，系统研究了600℃超超临界火电机组过热器/再热器用铌稳定化奥氏体不锈钢Super304H母材、热影响区和焊缝金属的合金成分、微观组织与局部腐蚀行为、力学性能之间的关系。论文主要研究内容和结论包括: 采用双环电化学动电位再活化法(DL-EPR)定量研究了时效过程中高温铁索体的共析分解对Super304H奥氏体不锈钢晶间腐蚀行为的影响机制。研究表明，Super304H中的高温铁素体在650℃时效过程中发生共析分解，生成σ相和二次奥氏体。高温铁索体体积分数升高会促进富铬σ相和M23C6的析出，增加贫铬区数量，从而增加Super304H奥氏体不锈钢的晶间腐蚀敏感性。本研究证实了含铜奥氏体不锈钢双环电化学动电位再活化曲线中出现二次活化峰是由富铜腐蚀产物在高电位下溶解引起，与贫铬区无关。 采用电化学测量、表面分析和微观组织观察等方法定量研究了硼和铌元素的存在形式对Super304H奥氏体不锈钢点蚀形核和生长过程的作用机制。结果表明，硼元素会促进固溶态Super304H奥氏体不锈钢中富铬M2B的析出，导致晶界处形成非对称的贫铬区，降低基体中的铬含量，增加亚稳点蚀形核频率和生长速率，从而增加点蚀敏感性。此外，铌元素在Super304H奥氏体不锈钢中有固溶铌和碳氮化铌两种存在形式。固溶铌能够形成Nb2O5稳定钝化膜抑制点蚀形核、形成富铌的腐蚀产物抑制点蚀坑内基体的溶解。碳氮化铌与奥氏体基体界面处在变形过程中会产生微裂纹引起点蚀，同时会降低固溶氮的含量抑制点蚀的再钝化过程。因此，当Super304H奥氏体不锈钢中铌含量超过临界值后，铌含量的升高会降低点蚀敏感性;固溶温度升高会降低铌稳定化奥氏体不锈钢的点蚀敏感性，但对非稳定化奥氏体不锈钢无影响。 采用SYSWELD有限元模拟和GLEEBLE热力模拟的方法制备了Super304H焊接热影响区粗晶区试样，采用电化学方法研究了铌稳定化奥氏体不锈钢焊接热影响区粗晶区局部液化对点蚀行为的作用机制。研究结果表明，局部液化对铌稳定化Super304H焊接热影响区点蚀性能具有“双刃剑”作用:局部液化造成晶界产生富铌的液化带，抑制氧硫化物引起的点蚀形核和扩展，但是局部液化引起部分晶界产生液化裂纹会促进稳定点蚀的发生。Super304H焊接热影响区粗晶区点蚀电位和钝化电流与母材相比波动性更大，这与液化裂纹的形状、尺寸和分布不均匀有关。Super304H焊接热影响区粗晶区试样室温冲击和650℃高温拉伸试验结果表明，局部液化增加了碳氮化铌之间的间距，在拉伸载荷下孔洞形成后不易聚集长大，减缓了热影响区粗晶区的穿晶断裂过程。局部液化导致碳氮化铌呈片状连续分布在晶界上，部分晶界出现液化裂纹，在冲击载荷作用下有利于裂纹形核并沿着晶界扩展，从而使得冲击韧性降低。 采用电化学测量、示波冲击、高温拉伸和微观组织表征等方法研究了Super304H焊缝金属在650℃时效5000h过程中微观组织演变及其对点蚀行为和力学性能的影响机制。在650℃时效过程中Super304H焊缝金属点蚀敏感性先增加后降低:未时效的Super304H焊缝金属中点蚀由晶界及其附近枝晶间的氧硫化物引起，腐蚀形貌类型为点蚀;随着时效时间增加，焊缝金属晶界析出M23C6产生贫铬区，腐蚀形貌从点蚀变为点蚀和晶间腐蚀混合模式;随着时效时间延长，贫铬区的贫铬程度降低，腐蚀形貌又变为点蚀，晶间腐蚀出现了“自愈合”现象。时效时枝晶间析出的M23C6和晶内析出的ε-Cu不会直接引起稳定点蚀。时效过程中Super304H焊缝金属高温拉伸屈服和抗拉强度先增加后降低，这是由于时效初期枝晶间的M23C6和晶内的ε-Cu不断析出，时效后期发生了粗化，阻碍位错运动的作用先增加后降低。此外，时效过程中晶界和枝晶间析出的M23C6尺寸先迅速增加，随后增加速率减慢，使得M23C6引起裂纹和促进裂纹沿晶界和枝晶间扩展的能力先迅速增加一段时间后缓慢增加。因此，高温拉伸断后延伸率和冲击韧性随着时效时间的增加先迅速降低一段时间后缓慢降低。