本文在综述国内外核级焊接材料研究现状的基础上,根据ASME SFA-5.4、AWS D1.6标准、国家标准GB/T 983及山东核电设备制造有限公司压水堆示范工程项目要求的规定,联合上海大西洋焊材公司设计并研发出国产核I级E2209-15焊条,对熔敷金属的力学性能、化学成分和双相比例进行测试分析。采用国产核I级E2209-15焊条,揭示不同焊接热输入对接头的显微组织、力学性能、化学成分、双相比例和物相组成的影响机理。采用国内外典型的E2209-15焊条,对得到的焊接接头显微组织、力学性能、化学成分、双相比例和物相组成进行对比分析,确定综合性能最优的焊条。熔敷金属的试验结果表明:研发的核I级E2209-15焊条满足ASME SFA-5.4、AWS D1.6标准、国家标准GB/T 983的要求。核I级E2209-15焊条的熔敷金属中C、Cr元素含量分别为0.03%和23.10%,且S和P等一些杂质元素含量控制比较好。熔敷金属的抗拉和屈服强度分别是779、540MPa,断后伸长率约为32%,冲击吸收功在室温、0℃和-40℃下分别为61、55、45J,均符合ASME标准。弯曲试验结果未发生缺陷,熔敷金属的维氏硬度值为233HV。焊接热输入对国产核I级E2209-15焊条的显微组织和力学性能有明显的影响。焊接热输入为6.6-9.5kJ/cm时,焊接接头的双相比例最接近50%,焊缝中心处铁素体相、奥氏体相交叉分布,基体是铁素体组织,条状和羽毛状组织为奥氏体。焊接热输入为6.6-9.5kJ/cm,焊接接头的力学性能、双相比例、耐腐蚀性能等均为最佳,其接头的抗拉和屈服强度分别为779、514MPa,屈强比为0.66,断后伸长率为35%。-40℃下,焊接接头在焊缝中心、热影响区、母材处的冲击功分别为94、64、76J,焊缝中心处的冲击韧性优于高的焊接热输入。国内外不同典型的E2209-15焊条焊接双相不锈钢对比研究结果表明:国产核I级E2209-15焊条焊接接头抗拉强度高于国内外E2209-15焊条,但是冲击韧性在满足标准要求下,略低于国内外E2209-15焊条。采用国外E2209-15焊条时,常温和低温下的冲击韧性最优。采用国内外不同的E2209-15焊条时,冲击试样断口的微观形貌以韧窝为主。采用国产核I级E2209-15焊条时,焊缝和热影响区组织晶粒大小比国内外E2209-15焊条细小,且分布均匀。