低合金高强钢SA738Gr.B与双相不锈钢S32101首次应用于三代核电AP1000建设中。SA738Gr.B主要用于钢制安全壳拼焊，与混凝土安全壳一起组成核电安全的最后一道屏障。S32101双相不锈钢主要应用于结构模块，而且要和硼酸介质接触，对强度及耐蚀性有较高的要求。研究两种钢材的焊接性能，保证接头在服役过程中具有良好的性能是本研究的重要任务。本研究采用热模拟的方法测定并绘制了SA738Gr.B的SHCCT转化曲线。结果表明：随着冷却速度的降低，热影响区组织将先后发生贝氏体、贝氏体+先共析铁素体、贝氏体+先共析铁素体+珠光体的组织转变，硬度相应降低。采用Gleeble-1500试验机模拟了热影响区，分析了焊接HAZ的过热区，正火区，不完全正火区组织、冲击韧性的变化和多层多道焊时的热影响区组织变化。焊接过程中当t8/5的数值在10-15秒时，其冲击韧性值最佳。为研究其热影响区组织的变化规律提供了依据。通过斜Y坡口抗裂性试验和插销试验及Z向拉伸试验方法分析了SA738Gr.B钢板的焊接性。斜Y坡口试验证明，当预热温度超过100℃，接头无裂纹产生。该钢具有较高的抗Z向冷裂性能，Z向抗裂性试验的断面收缩率大于35%。插销试验在预热和不预热的条件下，粗晶区的抗强度均大于钢材的最小抗拉强度，表明粗晶区亦具有较好的抗冷裂性能，SA738Gr.B具有较好的焊接性。研究了低合金钢SA738Gr.B配套专用焊材，成功研发了铁粉型焊条E9018-G-H4和ER90S-G焊丝。通过实验研究证实，当铁粉含量在15%且碳酸钙-萤石比例为1.6:1左右时，焊条具有较好的工艺性能和良好的力学性能。研究了实芯焊丝熔敷金属碳当量和合金元素对焊缝力学性能的影响。结果表明，随着碳当量的提高，熔敷金属抗拉强度和屈服强度提高。Ni元素显著影响熔敷金属的低温冲击韧性，当镍元素含量在1%左右时其低温冲击韧性较高。该种焊条已经应用于AP1000钢制安全壳的焊接，使用量已达320吨。在钢板焊接性及焊材研究的基础上进行了接头力学性能的研究。研究表明，焊接线能量对接头的冲击韧性有着显著影响。随着线能量的增加，冲击韧性值先增加后减小。SA738Gr.B钢板合适的工艺是预热+小线能量。焊后热处理对接头的性能有重要影响，在热处理过程中，接头会发生回复和再结晶等变化。随着热处理时间的延长，晶粒有长大的趋势，碳化物等向晶界析出，晶内位错密度下降，造成其冲击韧性下降。现场的工程实践表明，研制的焊接材料和依据本研究结果确定的焊接工艺均可满足SA738Gr.B核电安全壳的技术要求，焊接质量达到ASME III和技术条件的要求，获得了国内外同行的认可。双相钢焊接对线能量敏感，出现热影响区韧性降低及耐蚀性能下降。通过固溶处理可完全恢复韧性及耐蚀性能，甚至可达到与母材相接近的程度。为进一步研究温度对双相钢接头的影响，将固溶处理后的接头在500℃、600℃、700℃、800℃、900℃下分别时效30min，测试结果表明，冲击韧性和耐蚀性随时效温度增加先降低后增加，700℃是S32101双相不锈钢焊接接头性能恶化的最敏感温度。S32l0l不锈接头进行700℃时效处理结果表明，Cr2N在晶内析出及生长，造成贫铬的二次奥氏体是造成塑性、韧性降低和耐腐蚀性能的根本原因。现场的工程实践表明，研制的焊接材料和依据本研究结果确定的焊接工艺均可满足AP1000核电安全壳的技术要求，焊接质量达到ASME III和技术条件的要求，获得了国内外同行的认可。