核电安全端Inconel 690合金堆焊层界面微观组织及力学性能研究

Inconel690镍基合金因其优异的抗晶间腐蚀能力而常应用于压水堆核电蒸汽发生器的管板堆焊隔离层。采用热丝TIG堆焊的方法在核电用SA508Gr.3Cl.2低合金钢表面堆焊Inconel 690镍基合金隔离层,并在焊后进行等温热处理以消除残余应力。采用OM、SEM、XRD对堆焊层和基体金属进行了组织表征,并对堆焊层和母材进行冲击韧性、硬度及拉伸性能进行测试和分析。研究结果表明,堆焊层组织在室温下的抗拉强度达到541.4 MPa,断后伸长率达到39.89%,基体低碳钢的抗拉强度为687.3 MPa,伸长率为20.8%。通过显微硬度测试得出堆焊层奥氏体组织平均硬度为140.8 HV,低于母材的159.5 HV。Inconel690堆焊层晶界附近析出的M_(23)C_6、NbC以及Ti C等碳化物相可对晶界产生钉扎作用,其在界面上的分布状态对提升堆焊层的高温力学性能和服役安全具有重要意义。     

热等静压对Inconel 690合金堆焊层腐蚀行为的影响

采用TIG焊在不锈钢表面堆焊Inconel 690合金,并取部分试件在压强150 MPa,温度为1 120℃的条件下热等静压(HIP)处理2h。借助于金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)观察了HIP处理前后Inconel 690合金堆焊层的组织以及浸泡腐蚀后的微观形貌;并通过浸泡腐蚀试验、极化曲线和电化学阻抗谱,研究了HIP对堆焊层在含Cl-溶液中腐蚀行为的影响。结果表明:HIP处理后堆焊层内部晶界处析出大量碳化物(Cr23C6),致使其在腐蚀液中由先前的点蚀转变为了晶间腐蚀;HIP处理后堆焊层的耐蚀性变差,其腐蚀速率约为HIP处理前的2.3倍。     

盲孔法测量镍基合金焊接残余应力测试技术

镍基合金在核电设施的建设中应用广泛,但对其焊后残余应力研究较少.以Inconel 690为主,针对盲孔法测量镍基合金残余应力的影响因素进行研究,确定了Inconel 690合适的孔片配合,标定了A、B系数,并用所选定的孔片配合与标定系数实际测量Inconel 690的堆焊试板.试验结果表明,盲孔法测量Inconel 690的焊接残余应力是可行的.     

耦合电弧热丝GTAW堆焊Inconel 625组织和耐蚀性

采用无熔滴耦合电弧热丝GTAW工艺将Inconel 625镍基合金堆焊在20钢表面,对堆焊层微观组织及稀释率对耐蚀性的影响进行了研究。结果表明,堆焊层主要由柱状树枝晶组成,无裂纹、气孔等缺陷;堆焊层与基体界面熔合良好,没有产生分离现象;该焊接工艺可有效降低堆焊稀释率;堆焊层中合金元素分布均匀,稀释率的增加使堆焊层中Fe元素含量增加,极大地降低了堆焊层的耐蚀性。     

堆焊电流对镍基合金等离子堆焊层组织及性能的影响

为了提高Z2CN18-10奥氏体不锈钢的耐磨性,采用等离子堆焊技术在其表面制备镍基合金堆焊层。借助扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计及摩擦磨损试验机,对不同堆焊电流条件下镍基合金等离子堆焊层显微组织、相结构、成分、显微硬度及耐磨性进行了系统的研究。结果表明,镍基合金堆焊层的相组成为γ-Ni固溶体与FeNi_3,Cr_(23)C_6,Cr_7C_3,CrB的共晶组织。随着堆焊电流的增大,镍基合金堆焊层的组织由团簇花瓣状向水草状和细长的条状组织转变;当堆焊电流为110 A时,镍基堆焊层的平均显微硬度最大为898 HV,与基体的相对耐磨性为13.8,磨损机制为前期的粘着磨损和磨粒磨损以及后期形成的氧化磨损的混合机制。     

堆焊电流对镍基合金等离子堆焊层组织及性能的影响北大核心

为了提高Z2CN18-10奥氏体不锈钢的耐磨性,采用等离子堆焊技术在其表面制备镍基合金堆焊层。借助扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计及摩擦磨损试验机,对不同堆焊电流条件下镍基合金等离子堆焊层显微组织、相结构、成分、显微硬度及耐磨性进行了系统的研究。结果表明,镍基合金堆焊层的相组成为γ-Ni固溶体与FeNi_3,Cr_(23)C_6,Cr_7C_3,CrB的共晶组织。随着堆焊电流的增大,镍基合金堆焊层的组织由团簇花瓣状向水草状和细长的条状组织转变;当堆焊电流为110 A时,镍基堆焊层的平均显微硬度最大为898 HV,与基体的相对耐磨性为13.8,磨损机制为前期的粘着磨损和磨粒磨损以及后期形成的氧化磨损的混合机制。     

347不锈钢堆焊Inconel 690镍基合金的组织特征及其侧弯性能

采用GTAW自动化焊接方法在347不锈钢表面堆焊了Inconel 690镍基合金。通过优化工艺参数,控制熔合比得到了无明显缺陷的堆焊组织,在此基础上分析研究了堆焊组织的特征与侧弯性能。结果表明,正交设计优化后的最佳工艺参数为焊接电流160 A、送丝速度100 cm/min、焊接速度15 cm/min;对应于界面往堆焊中心位置,堆焊组织逐步由柱状树枝晶向等轴树枝晶转变,树枝晶主要由γ-Ni(Cr,Fe)固溶体组成,同时还有少量的富Nb相在枝晶间形成偏析;据ASME QW-462.5(d)标准截取侧弯试验检测无明显裂纹产生。     

镍基合金带极堆焊技术在稳压器制造中的应用

为满足稳压器下封头电加热器套管的装配和焊接固定,需要在其内壁堆焊镍基合金台阶并加工出接管孔,堆焊焊材为Inconel 690合金。针对稳压器封头的镍基凸台结构,采用镍基合金焊带开发带极堆焊工艺方案,进行了焊接工艺评定和试验件的实际焊接。结果表明,采用镍基合金带极堆焊技术进行稳压器下封头镍基凸台的堆焊,各项性能指标和质量控制均能满足产品制造技术要求。     

Q235基体上CMT-TWIN技术堆焊镍基合金

以Q235为基体,以镍基合金Inconel625(φ1.0 mm焊丝)为堆焊材料,采用CMT-TWIN焊接技术进行堆焊,试验结果表明最佳参数为:电弧电压14.7 V,焊接电流98 A,焊接速度4 mm/s,摆宽10 mm(双丝参数一致),能够获得致密美观、无缺陷的镍基合金堆焊层。从熔合线附近到堆焊层中心,组织为树枝晶形态的奥氏体;EDS表明元素含量在熔合线附近发生突变的区域较窄(10~20μm),而在堆焊层中分布较均匀,说明熔合比较小;剪切试验表明基体与堆焊层结合界面的抗剪强度大于326 MPa,断口形貌表明为韧性断裂。     

30CrMo合金表面堆焊Inconel625镍基合金的耐腐蚀性能

为了解决石油、天然气井口装置在高含硫介质中的强腐蚀问题,以30CrMo钢作采油树的阀体或阀盖材料,在其表面堆焊两层Inconel625镍基合金。采用全浸式均匀腐蚀试验测定堆焊层的腐蚀速率。结果表明,Inconel625镍基合金堆焊层的腐蚀速率约为30CrMo钢的腐蚀速率的1／8,Inconel625镍基合金具有良好的抗...     

镍基合金断弧脉冲氩弧焊堆焊层组织及腐蚀磨损性能

采用断弧脉冲氩弧焊技术,在38Cr Si钢表面堆焊ERNi Cr-3镍基合金,表征了堆焊层显微组织与相结构,通过人工海水腐蚀环境下的腐蚀磨损试验,测定了电位随时间变化曲线以及腐蚀磨损各分量数值,探讨了涂层表面腐蚀磨损性能以及腐蚀与磨损间的交互作用。结果表明:堆焊层表面呈细小的柱状晶奥氏体组织,热影响区与熔合区的宽度分别约150和200μm,说明基于"一脉一弧"新型电弧特性的断弧脉冲氩弧焊技术,能够实现较小热影响区的冶金结合。镍基合金堆焊层腐蚀与磨损之间,磨损促进腐蚀量为腐蚀磨损交互作用失重的0.12%,说明磨损对腐蚀的促进作用很小;腐蚀促进磨损量占磨损分量的34.88%,说明腐蚀对磨损的促进作用较大。镍基合金堆焊层腐蚀磨损试验的电位随时间呈上升趋势,说明钝化膜破损后的再形成能力提高了其在人工海水中的耐腐蚀磨损性能。镍基合金堆焊层表层金属脆性剥离区域有明显的Cl和O元素分布,说明氯脆是导致堆焊层腐蚀磨损的重要原因之一。     

焊接工艺对690镍基合金焊丝熔敷金属高温失塑裂纹敏感性影响研究

针对690镍基合金熔敷金属高温失塑裂纹敏感性问题,采用基于Gleeble-3500热力耦合试验机的STF试验,开展焊接工艺对国产化690镍基合金焊丝WHS690M熔敷金属高温失塑裂纹敏感性的影响研究,并与进口Inconel 52M焊丝试验结果进行对比分析。试验表明,熔敷金属高温失塑裂纹最小临界应变出现在1 050℃附近,焊接热输入对最小临界应变影响较小,相比于大面积堆焊熔敷层,对接焊缝熔敷金属临界应变降低,高温失塑裂纹敏感性提高。     

套磨铣工具强化材料的组织与耐磨性能

采用WC -TiC -TaC -Co金属陶瓷与CuZnNi合金 ,研制出一种具有高耐磨性和良好抗冲击性能的复合耐磨堆焊材料。运用SEM、TEM、摩擦磨损试验及实际工程应用对堆焊材料的组织性能进行了分析。研究结果表明 ,堆焊层基体由α和 β相组成 ,金属陶瓷在基体中均匀分布。金属陶瓷与Cu基合金通过扩散机制形成界面 ,界面上存在高密度位错与层错。堆焊层耐磨性随着金属陶瓷含量的增加而增加 ,当金属陶瓷含量为6 0 %～ 6 5 %时 ,堆焊层具有最佳的耐磨性。基体的磨损表现为显微切削与犁沟 ,金属陶瓷的磨损主要是界面处碳化物的脆断与脱落。实际工程应用证明研究的耐磨堆焊材料能显著提高套磨铣工具使用寿命 ,具有显著的经济效益和社会效益。     

船用高强钢表面镍基合金堆焊工艺

针对在船用高强钢E36表面进行镍基合金Inconel 625的堆焊工艺进行了分析.采用手工钨极氩弧焊工艺,堆焊过程中严格控制焊接电流、电弧电压及焊接速度,保证较低的热输入以及较低的焊接层间温度.该工艺要求在清洁的焊接环境下,使用洁净的焊材进行填丝钨极氩弧焊,以获取优质的镍基合金堆焊层.为保证焊接质量,同时对合金堆焊的焊...     

12Cr1MoVG耐热钢堆焊技术研究

镍基合金625是一种既具有高强度又有优异耐蚀性的材料,在石油化工领域应用广泛。文中介绍了镍基合金625的焊接特点及焊接过程中的注意事项,同时采用热丝TIG焊工艺,焊丝为Inconel 625,对12Cr1MoVG耐热钢的堆焊镍基合金625进行了焊接工艺试验,通过无损检测、堆焊层化学成分分析、弯曲试验、晶间腐蚀试验、点腐蚀、显微组织及显微硬度检验,验证了焊接工艺的合理性,选出了最优的焊接工艺参数,为后续产品提供了技术支持。     

渗硼温度对Inconel 625合金渗硼层组织及耐磨性的影响

采用固体颗粒渗硼技术对Inconel 625合金进行表面处理,研究了不同渗硼温度对渗硼层组织结构、相成分、硬度和耐磨性能的影响。结果表明:Inconel 625镍基合金在900℃渗硼处理后,渗层主要由镍硼化合物相和少量铬硼化合物相组成,试样表面硬度增大,耐磨性能提高。950℃渗硼后的渗层由镍硼相和铬硼相组成,表面硬度达到最大值1239.1 HV0.3,耐磨性能最好。1000℃渗硼后试样在镍硼相和铬硼相的外侧生成硅化物Si31Ni12,造成表面硬度下降,耐磨性能变差。综合比较,渗硼温度在950℃时,Inconel 625镍基合金试样的表面硬度最高,耐磨性能最优。     

钴基合金TIG堆焊层界面组织及性能的研究

采用钨极氩弧焊在X45CrSi9-3钢基体表面堆焊钴基合金。堆焊后,将堆焊试样分别放入500、550、650、700、750及780℃的热处理炉中对其进行热处理。对不同温度热处理后堆焊层的硬度进行了测试,采用光学显微镜观察了母材及不同温度热处理后堆焊层的金相组织。研究结果表明:在氩弧焊热源作用下,X45CrSi9-3钢表面发生微熔。钴基合金进入熔池后并未与基体发生剧烈的熔池搅拌。堆焊后,堆焊层界面平齐,无气孔及裂纹等缺陷,实现了冶金结合。钴基合金堆焊层的组织为共晶碳化物相(Cr,Fe)7C3和基体相γ(Co)。(Cr,Fe)7C3呈共晶形貌,并将γ(Co)夹于其间。随着焊后热处理温度的提高,堆焊层洛氏硬度值增加;热处理温度达到750℃时,其硬度值最高,进一步提高热处理温度,硬度值略有下降。     

应力应变、疲劳与脆断、断裂力学

镍基合金在核电设施的建设中应用广泛,但对其焊后残余应力研究较少。以Imond690为主,针对盲孔法测量镍基合金残余应力的影响因素进行研究,确定了Inconel 690合适的孔片配合．标定了A,B系数,     

核电控制棒驱动机构密封焊缝激光堆焊修复工艺研究

采用高功率激光对材料为304LN的AP1000核电站控制棒驱动机构(CRDM)Canopy焊缝模拟体进行堆焊维修,焊丝采用镍基Inconel 690合金,并研究堆焊工艺、堆焊层成形特点及显微组织。结果表明:通过焊丝伸入熔池,以熔体热传导的方式进行熔化,可以更好地保持熔池的稳定性,并获得表面成形优异的焊道;焊道搭接率为42%时,堆焊层非常平整,余高顶部和搭接部之间高度差仅在100~135μm之间;熔池边界处未混合区铁素体富集,与奥氏体的Inconel 690堆焊层形成晶格差异,会导致平直的Ⅱ-型边界出现;堆焊21道次才能对整个密封环进行双层覆盖,两道交替堆焊可保证密封环不出现下塌现象。     

热丝脉冲TIG堆焊Inconel 625的组织及性能

采用热丝脉冲TIG工艺在AISI 4130基体表面堆焊Inconel 625合金,获得了平坦、连续、无缺陷的堆焊层。借助光学显微镜、XRD、SEM、EDS对堆焊层的微观组织、相组成、成分进行了分析。堆焊层主要由γ-Ni基体、分布在晶间不规则的Laves以及颗粒状的MC组成;晶体形态对Laves相的分布特征有着重要的影响,不同的晶体形态对应着Laves相的不同分布特征。堆焊层与基体、层间融合界面附近合金元素含量变化显著,层内部元素分布比较均匀,堆焊层表面Fe元素质量分数为1.81%。同时,采用动态极化曲线法对堆焊层与基体的耐腐蚀性能进行了研究。结果表明:其耐腐蚀性能与铸态Inconel 625基本相当,能够满足耐腐蚀要求。