Effect of beam current on microstructure, tensile properties and corrosion behaviour of electron beam welded zircaloy-4 joints

Butt joints of zircaloy-4 were made using electron beam (EB) welding. The effect of beam current (15-20 mA) on weld zone size, microstructure, porosity, mechanical and corrosion properties has been investigated. Local temperature and cooling rate were estimated, and the average cooling rate increased from 2.4 to 6.3 degrees C ms-1 with a decrease in beam current in the said range. Joints prepared at lower beam current possessed smoother weld surface, narrow weld bead, and fine lamellar type widmanstatten structure in the fusion zone (FZ). The length of the alpha-Zr lamella (from 105 to 37 mu m) and interlamellar space (from 0.8 to 0.3 mu m) decreased with a decrease in beam current. The XCT result revealed that porosity increased with an increase in beam current, and large-size micro pores of 180 mu m were present in joints prepared at high beam current. The hardness of the welded samples increased by 13-20% than the base metal. The joint prepared with a low beam current possessed higher ductility (29%) and a minimum corrosion rate (0.0085 mmpy in 3.5 wt-% of NaCl solution) than the joint made with a higher beam current. On a fabrique des joints bout a bout en zircaloy-4 en utilisant le soudage par faisceau electronique (EB). On a investigue l'effet du courant du faisceau (15-20 mA) sur la taille de la zone de soudure, la microstructure, la porosite et les proprietes mecaniques et de corrosion. On a estime la temperature locale et la vitesse de refroidissement, et la vitesse de refroidissement moyenne augmentait de 2.4 degrees C/ms a 6.3 degrees C/ms avec une diminution du courant du faisceau dans la plage donnee. Les joints prepares a un courant de faisceau inferieur possedaient une surface de soudure plus lisse, un cordon de soudure etroit et une structure Widmannstatten de type lamellaire fine dans la zone de fusion (FZ). La longueur de la lamelle de Zr-alpha (de 105 mu m a 37 mu m) et de l'espace interlamellaire (de 0.8 mu m a 0.3 mu m) diminuaient avec une diminution du courant du faisceau. Le resultat de XCT a revele que la porosite augmentait avec l'augmentation du courant du faisceau et que des micropores de grande taille de 180 mu m etaient presents dans les joints prepares au courant de faisceau eleve. La durete des echantillons soudes a augmente de 13 a 20% par rapport au metal de base. Le joint prepare avec un courant de faisceau faible possedait une ductilite plus elevee (29%) et un taux de corrosion minimum (0.0085 mm/an dans une solution a 3.5% en poids de NaCl) par rapport au joint fabrique avec un courant de faisceau plus eleve.