Inconel601鎳基高溫合金焊接工藝研究

0前言

Inconel601作為Huntington Alloy公司于20世紀70年代開發(fā)的固溶強化鎳基高溫合金，具有較強的抗強氧化介質(zhì)腐蝕及優(yōu)良的高溫強度，被廣泛的應用于石油化工，航空航天，環(huán)保發(fā)電等領域

。優(yōu)良的抗高溫氧化性、高溫力學性能等使得Inconel601在石化行業(yè)備受青睞，在脂肪酸加工領域的蒸餾器、冷凝器、加熱器等上得到了有效的應用

。但由于鎳基合金存在導熱性及流動性差等缺點，且Inconel601合金中加入了各種固溶強化元素

，使得其焊接過程中容易出現(xiàn)焊接裂紋、組織偏析等缺陷。又因Ni與S、P、N、O等極易形成低熔點共晶物，焊縫極容易產(chǎn)生熱裂紋，且Inconel601合金中含有Ti、Nb、Al等質(zhì)變劑作用的元素，這些元素使焊接難度進一步增大。焊接接頭作為高溫耐蝕合金最薄弱的環(huán)節(jié)，在高溫服役過程中，如受到腐蝕破壞，導致設備失效，會造成不可估量的損失

。因此研究Inconel601合金的焊接工藝，保證焊接接頭的各項性能指標，對耐熱、耐蝕設備的制造及使用具有重要意義。

在核心數(shù)據(jù)庫中，每個元數(shù)據(jù)都對應了一個數(shù)據(jù)模式，剛開始創(chuàng)建數(shù)據(jù)集的時候，應該先把相同的文件模式進行解析，并把獲得的數(shù)據(jù)加入到數(shù)據(jù)元庫中。在入庫的過程中還應該提供詳細的日志信息，對數(shù)據(jù)的類型、格式以及時間等內(nèi)容進行統(tǒng)計，達到大幅度提高數(shù)據(jù)錄入的效率和準確性[4]。

還不可怕么？試想這些連基本分數(shù)運算都不會的青少年，以后如何學習中等數(shù)學和科學？又如何進入大學和職場？即使日常生活中如購物、儲蓄等事項對他們都會構(gòu)成挑戰(zhàn)！

1 焊接工藝與方法

1.1 焊材材料的選擇

Inconel601高溫合金的化學成分見表1，固溶退火狀態(tài)下的力學性能見表2。基于Inconel601合金的化學成分、力學性能及材料本身的焊接特性，應選擇含碳量低、雜質(zhì)元素低、Fe元素含量稍低且固溶強化元素稍高的焊接材料進行焊接。

此前選擇ERNiCrFe-11作為填充焊絲，易產(chǎn)生結(jié)晶裂紋。焊絲ERNiCrFe-11與ERNiCr-CoMo-1的化學成分對比見表3。以圖1

作為參考指南評估結(jié)晶裂紋的敏感性，隨著Cr

的增加，材料對結(jié)晶裂紋變得不敏感，Cr

的增加能夠有效阻止結(jié)晶裂紋的產(chǎn)生。由于結(jié)晶時Cr、Mo等元素不斷向晶間聚集，會使焊縫的耐腐蝕能力下降。ERNiCrCoMo-1中不僅因Mo的增加，提高了鉻當量 （Cr

），而且因添加了更多的Co、Mo、Al、Ti等固溶強化元素，在抑制低熔點共晶物形成、提高共晶溫度的同時，形成γ’-Ni3Al相及γ’相來改善強度

。ERNiCrCoMo-1中Mo元素的低擴散性，對提高焊縫的蠕變強度有一定得作用，同時鎳基合金中加入Mo元素，能夠有效的改善其塑性，鎳鉻合金中加入6%~12%的Mo元素，會使合金具有優(yōu)異的高溫力學性能和耐蝕性能

。ERNiCr-CoMo-1作為填充金屬，具有更高的抗裂性

。查閱焊材材質(zhì)單，ERNiCrCoMo-1熔敷金屬的力學性能見表4，綜合考量，Inconel601合金選用強度高于母材的ERNiCrCoMo-1焊材作為焊接的填充金屬。

1.2 焊接試件的制備

制備兩組橫向拉抻試樣，如圖3所示。按照GB/T 228.1—2010進行拉伸試驗，拉伸試驗結(jié)果見表6。通過數(shù)據(jù)，可以看出焊縫部位有更高于母材的抗拉強度，且試樣有良好的室溫延性。試件斷后伸長率略低于母材，從試件的外觀也可以看出，母材的縮頸明顯大于焊縫處，故焊縫處的塑性略低于母材。

使用XXG-3005充氣式X射線探傷儀對焊接試板進行100%射線檢測，檢測結(jié)果焊縫中無裂紋、氣孔等缺陷。

1.3 焊接工藝的選擇

制備Inconel601鎳基高溫合金彎曲試樣，通過對焊縫正面及背面按照GB/T 2653—2008進行彎曲，驗證焊縫及熱影響區(qū)的塑性指標、接頭的致密性及連續(xù)性，試驗結(jié)果如圖4所示，對試樣進行180°彎曲試驗，彎心直徑為4倍試樣厚度。彎曲后，試樣焊縫及熱影響區(qū)表面光滑，未出現(xiàn)裂紋、開口等缺陷，說明焊縫的強度雖略高于母材，但焊縫及熱影響區(qū)仍能保持優(yōu)異的塑性指標。

晶間腐蝕是鎳基合金在服役過程中出現(xiàn)失效的一個重要因素

。晶間腐蝕是基于晶界與晶粒耐蝕性的差異，依據(jù)貧鉻理論，晶間因Cr

C

的析出而產(chǎn)生“貧鉻區(qū)”，腐蝕從“貧鉻區(qū)”開始逐步向金屬內(nèi)部擴展，破壞晶體結(jié)構(gòu)，使材料的力學性能大大下降，并最終使設備失效。根據(jù)晶間腐蝕機理，可以通過測量試樣在腐蝕條件下的失重來判斷其耐晶間腐蝕能力。

2 性能檢測與討論

2.1 無損檢測

對于老年人心血管患者精神護理做的好與壞，是治療能否成功的關鍵，因此，在護理上要及早的消除不配合治療的思想因素，讓我們的治療及護理工作更為高效。

2.2 力學性能試驗

由于鎳基合金熱導率比較低，因此熔敷金屬的流動性和潤濕性均較差。在此條件下，焊縫熔深較淺，焊縫根部不易焊透，故可以通過增大坡口角度和減小鈍邊的方式實現(xiàn)焊縫的熔透。將300 mm×150 mm×8 mm的Inconel601合金試件，加工成70°坡口，并按圖2所示形式組對焊接。

煤礦機械開采技術(shù)要隨著時代的發(fā)展與時俱進，須處理好機器的安全系統(tǒng)和采掘安全關鍵問題，在煤礦掘進施工過程中須形成一套合理的生產(chǎn)流程，并隨具體狀況不斷改進。由于采煤設備多具有其獨特的施工工藝和運行原理，做好事先生產(chǎn)管理體系，可保證機器設備的可靠性，提高掘進技術(shù)。

對力學性能試驗結(jié)果進行分析，抗拉強度略有上升，塑性指標略有下降，是因為焊材中添加了Co，Mo等元素，增加了焊縫金屬的強度，同時對其熱強性也有所提升，正是因為兩種元素的增加，降低了有色金屬的塑性和延性，宏觀表現(xiàn)為拉伸試驗使焊縫處的收縮率低于母材。但通過彎曲試驗發(fā)現(xiàn)，降低的塑性，對材料的使用并沒有產(chǎn)生較大的影響，仍然能在要求的彎曲條件下，保持材料的完整性，從而保證了焊縫在彎曲或成型的過程中，依舊保持優(yōu)異的性能。

在生態(tài)學的各個章節(jié)中，個體與環(huán)境、生物種群、生態(tài)系統(tǒng)等內(nèi)容都可以采用學生作報告的方法，發(fā)揮學生的主觀能動性，將被動的“要我學”變?yōu)橹鲃拥摹拔乙獙W”。

2.3 晶間腐蝕試驗

Inconel601合金的焊接極易產(chǎn)生凝固裂紋，因此需要嚴格對坡口邊緣與焊材進行清理，清除焊材及坡口邊緣至少50 mm范圍內(nèi)的污染物，避免污染物中的有害元素進入焊縫熔池，形成低熔點共晶物，產(chǎn)生熱裂紋。同時還需要清除坡口邊緣及焊材上的氧化膜，因氧化膜的熔點高于焊縫金屬的熔點，未熔化的氧化膜進入熔池，極容易產(chǎn)生焊縫內(nèi)部缺陷。焊接采用擺動的方式，增加熔池的流動性和潤濕性，可以有效的解決熔敷金屬流動性差造成的坡口邊緣未熔合缺陷

。

按照GB/T 15260—2016 A法制作腐蝕試樣，使用硫酸-硫酸鐵試劑對30 mm×20 mm×2 mm試樣進行微沸24 h為1周期的晶間腐蝕敏感性試驗，共進行5個周期。腐蝕后宏觀試樣如圖5所示，試驗結(jié)果見表7。

根據(jù)試驗結(jié)果，可以看出焊接接頭保持著非常好的耐晶間腐蝕性能，這是由于焊接過程使用了較小的熱輸入，焊縫結(jié)晶時冷卻速度較快，過冷度增大。焊縫結(jié)晶時形核速度增加，使焊縫金屬形成細小的晶粒。同時在經(jīng)歷材料敏化區(qū)間的過程中，由于焊材中增加的Ti的穩(wěn)定化作用，可以優(yōu)先與碳結(jié)合，形成TiC，從而阻止了Cr、Mo等元素形成碳化物，所以焊縫中很少析出鉻、鉬的碳化物，又因焊材中增加了Mo的含量，提高了鉻當量，彌補了因形成M

C

型碳化物損失的Cr元素，避免產(chǎn)生貧鉻區(qū)，提高耐晶間腐蝕能力。

2.4 金相分析

使用金相顯微鏡觀察Inconel601鎳基高溫合金焊接試件的微觀組織如圖7所示。焊縫為柱狀晶的單相奧氏體組織，與熱影響區(qū)、母材相比，焊縫晶粒較為細小，且沒有連續(xù)的沉淀物，無明顯的碳化物、中間相等組織。通過對焊縫的觀察，未發(fā)現(xiàn)氣孔、夾渣、裂紋等缺陷。

3 結(jié)論

（1）使用ERNiCrCoMo-1焊材焊接Inconel601高溫鎳基合金，焊縫及熱影響區(qū)的抗拉強度及塑性均能得到良好的保證，且有優(yōu)異的抗結(jié)晶裂紋能力，能夠有效的避免結(jié)晶裂紋的產(chǎn)生。

（2）使用較小的熱輸入焊接Inconel601合金，同時因焊材中固溶強化元素的加入，提高了焊縫的耐晶間腐蝕能力。

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