一种Ni-Cr-Co型镍基合金接头组织性能分析.pdf

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1、第24卷增刊矿冶Vo1．24，Suppl2015年11月MINING＆METALLURGYNovember2015文章编号：1005—7854(2015)SO一0126-06一种Ni—Cr-Co型镍基合金接头组织性能分析李明扬叶建水。章清泉傅祖明董建新谢锡善(1．北京北冶功能材料有限公司，北京100192；2．北京科技大学，北京100083)摘要：对比分析了采用美国研制和北京北冶功能材料有限公司(以下简称“北冶公司”)研制的镍基高温合金焊接材料(以下简称“焊丝”)对4,50．8film×8mmInconel740H管材进行手工氩弧

2、焊所制成焊接接头的组织性能。采用美国和北冶公司焊丝所制成的焊接接头焊件热影响区均无液化裂纹，北冶公司焊丝焊接过程金属流动性较美国焊丝好，同时结晶裂纹敏感性较美国焊丝低，这与严格控制元素含量有关。关键词：超超临界；镍基高温合金焊材；焊接性能中图分类号：TG142．7文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1005．7854．2015．z1．029能源和环境问题一直是中国经济发展过程中的1试验材料热点和难点。已有研究表明，提高火电厂的锅炉蒸汽参数值可以有效提高发电效率，减少CO，排放量，本文所用试验材料取自分别采用美国研制

3、和北因此许多国家都在开发更高效率超超临界火力发电冶公司研制的焊丝对50．8mm×8mmInconel机组，美国先进超超临界(A—USC)燃煤电厂的蒸740H管材进行手工氩弧焊所制成的两种焊接接头。汽参数值预计可达35MPa／760oC⋯。这两种焊接接头均为国内某锅炉厂制作。我国是煤炭生产和消费大国，其中燃煤火力发2试验结果电占总发电量的70％一80％。煤电是我国最大的温室气体排放源，是实现节能减排目标的关键行2．1焊接接头宏观组织业，而目前我国燃煤发电效率较为低下，因此必须大两种焊接接头内壁和外壁宏观形貌以及金相组力开发700℃以

4、上先进超超临界燃煤技术。高织分别如图I和图2所示。的蒸汽参数值对锅炉管道用高温合金材料的性能要从图1和图2金相组织可以看出焊件热影响区求很高，传统的耐热钢等材料已不能满足要求，因此无液化裂纹。但是采用美国焊丝的焊缝中存在裂新一代700qC以上超超临界燃煤电站用镍基合金材纹。另外在焊接多道焊温度热循环的影响下，焊件料的研制至关重要H。焊接是制造燃煤电站最为热影响区母材呈现不同衬度，在靠近熔合线附近，为关键及重要的工序，对于700℃以上超超临界燃煤白色衬度，此区域焊接热循环峰值温度最高，冷却速电站关键部件制造必须采用新型的镍基焊接材料

5、。度快，初步判断此区域无强化相析出。在焊缝打北冶公司目前已完成相关焊接材料研制并进行了多底焊开始时，产生界线I，第二道焊时，产生界线2，次焊接试验。本文对比分析了采用美国研制和北冶由这些灰色衬度初步判断有相析出。从图中也公司研制的焊丝对固溶态50．8mm×8mm可以看出热影响区晶粒无明显长大现象。Inconel740H管材进行手工氩弧焊所制成焊接接头2．2焊接接头微观组织的组织性能。2．2．I采用美国焊丝的焊接接头焊缝微观组织如图3所示，焊缝存在枝晶及偏析，凝固末期产生碳化物和析出相，扁长的晶粒基金项目：国家高技术研究发展计划(8

6、63计划)项目可以表明柱状晶明显。对图4中的焊缝析出相进行(2012AA03A511)能谱测试，结果见表1，可以得出焊缝析出相有富ri作者简介：李明扬，博士，高工，从事高温耐蚀合金的研究与开发工作．富Nb型MC碳化物，Ti(C、N)、及富cr型化合物。对不同位置焊缝偏析系数K(枝晶间／枝晶干)测试李明扬等：一种Ni．cr—Co型镍基合金接头组织性能分析scheil模型计算其凝固温度范围的变化，分析合金成物化学成分中c元素含量为0．03％，Si元素含量为分含量变化对凝固温度范围的影响。计算结果如图0．20％。由此可知，国产焊丝流动性

7、好可能与其硅含12所示，△随Nb、Ti和si元素含量的增加的增大，量控制较低有关。另外文献[5]提到焊丝凝固温度随Al含量的增加而无较大明显变化，随着c含量的范围越大，其结晶裂纹敏感性越大，由此可知高含量增加而减小。北冶公司焊丝实物化学成分中C元素碳和低含量硅的焊丝其抵抗焊缝结晶裂纹敏感性强，含量为0．05％，Si元素含量为0．13％，而美国焊丝实因此北冶公司焊丝结晶裂纹敏感性较美国焊丝低。l毛渤赫一二一222222舳∞m踮1．281．301．32l_34l_361．381．401．42l_281．30l_321J34l_36lJ

8、381．40ll428T％Al，％(a)Nb；(b)C；(c)Ti；(d)A1；(e)si图12凝固温度范围随元素含量变化关系图目前，锅炉厂采用北冶公司研制的700oC超超M，C出现回溶，在距离熔合线一定位置处，此区域临界燃煤电站用镍基合金焊接材料