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。     

Inconel 690镍基合金焊接研究进展

Inconel 690镍基合金是一种面心立方结构的高温合金,具有优异的耐高温及耐腐蚀性能,被广泛应用于核电、石油化工和航空航天等领域。文中主要从焊接方法、凝固裂纹敏感性和高温失塑裂纹敏感性三个方面对Inconel 690镍基合金的焊接研究现状进行了总结和分析。传统熔化焊方法焊接Inconel 690镍基合金时易引起晶粒粗大、元素偏析并增加裂纹敏感性,而能量密度高的激光焊有望解决此类问题,然而相关研究较少;对铌的最佳含量范围存在很大分歧,析出相诱导机制的机理尚未明确,从工艺角度改善凝固裂纹和高温失塑裂纹的研究仍需进一步研究。     

GH2132高温合金熔敷金属结晶裂纹敏感性

针对GH2132高温合金熔敷金属热裂纹敏感性问题,通过采用试制焊丝、熔敷金属焊接试验、组织及断口分析、凝固计算等手段对熔敷金属组织、凝固行为、开裂机制等进行了研究. 结果表明,试验熔敷金属金相组织主要由柱状树枝晶γ相(NiCrFe固溶体)、枝晶间富Ti的Laves相(Cr,Fe,Ni)₂ (Ti,Mo)、MC碳化物与共晶组织组成,凝固路径为L→L + γ→L + γ + MC→L + γ + MC + Laves→γ + MC + Laves,裂纹断口呈典型的鹅卵石共晶花样,整个断口形貌被呈自由表面的液膜所覆盖,属于发生在高温段的结晶裂纹. 结晶裂纹开裂机理为在凝固过程的终了阶段,发生了L→γ + Laves的低熔点共晶反应,在凝固收缩应力作用下,残余液相未及时补充而形成. Laves相的形成主要与凝固过程中Ti元素的偏析有关,理论计算结果表明,GH2132结晶裂纹指数(solidification cracking index, SCI)值为1944 ℃,(solidification temperature range, STR)为258 ℃,在结晶裂纹敏感性评价方面,相比STR,SCI指标能相对更为合理地实现结晶裂纹敏感性的量化评价,但仍存在考虑因素不全等问题.     

核电设备用690镍基合金气体保护焊丝国产化研究

针对核电设备用690镍基合金焊接材料依赖进口的现状,开展690镍基合金焊接材料的国产化研制。研制的690镍基合金气体保护焊焊丝WHS690M满足CAP1000及CAP1400核电站的要求,焊接工艺性良好,在不同焊接规范参数下,焊缝金属室温及高温力学性能波动较小,350℃抗拉强度≥485 MPa。对WHS690M及进口Inconel 52M焊丝熔敷金属进行高温失塑裂纹敏感性评估,并结合光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及电子背散射衍射技术(EBSD),对晶粒取向和晶界特征进行观察。试验表明,焊缝金属DDC最小临界应变出现在1 050℃附近,进口Inconel 52M最小临界应变约为2.1%,WHS690M最小临界应变约为3.2%。     

Inconel 625合金堆焊金属开裂机理研究

针对Inconel 625合金焊接热裂纹问题，文中基于大厚度堆焊裂纹敏感性评价方法对采用GTAW工艺、ERNiCrMo-3焊丝堆焊的金属进行了开裂机理研究.结果表明，堆焊金属的微观组织主要由柱状树枝晶组成，堆焊金属组织中析出相主要有Laves(Ni,Fe,Cr)₂(Nb,Ti,Mo)相、MC型碳化物和针状δ(Ni₃Nb)相.大厚度堆焊金属组织局部存在位于一次枝晶间、沿柱状晶方向的结晶裂纹.在裂纹附近的组织及断口发现存在大量密集分布的δ相，裂纹的形成主要与结晶终了阶段形成的共晶δ(Ni₃Nb)有关.Inconel 625合金堆焊金属存在以共晶Laves、共晶δ分别为终凝析出相的(1)、(2)两种凝固模式.相比较而言，结晶终了阶段发生L→γ+δ共晶反应的模式(2)热裂纹敏感性较大，从而造成Inconel 625合金开裂.创新点：(1)研究了625合金堆焊金属开裂的机理.(2)提出了625合金堆焊金属存在以共晶Laves、共晶δ分别为终凝析出相的两种凝固模式.     

690镍基合金焊丝热裂纹测试与评价方法研究

核岛主设备用690镍级合金焊接材料具有严重的热裂纹敏感性,作为行业公认的国际性难题,其测试和评价方法十分重要。利用STF试验、可调拘束试验、重熔试验、纵向切片试验和大厚度裂纹试验等试验方法,对690镍基合金焊丝热裂纹敏感性进行了测试、分析与评价。结果表明:大厚度裂纹试验是690镍基合金热裂纹最有效的测试与评价方法。试验用ERNi Cr Fe-7A焊丝中FM52M焊丝的裂纹敏感性最低,WHS690M在大厚度下出现裂纹,WHS694M焊丝各项性能优良,裂纹敏感性与FM52M相当。     

镍基合金焊接裂纹研究现状

近年来,镍基合金焊接件在航空航天、核电、火电和石油化工等工程领域的应用需求快速增长。本文介绍了镍基合金的分类以及镍基合金焊接方法的研究,由于成本以及技术等的限制,镍基合金的焊接主要采用熔化焊焊接方法。重点综述了镍基合金焊接裂纹的产生机理以及各元素对裂纹的影响。镍基合金熔化焊焊接过程中易产生4种焊接裂纹:结晶裂纹、液化裂纹、失塑裂纹和应变时效裂纹。总体上,结晶裂纹和液化裂纹产生机理已较为明确,焊接过程中低熔点液态薄膜的出现是结晶裂纹和液化裂纹产生的主要因素。失塑裂纹目前仍没有对其明确的定义,镍基合金失塑裂纹产生机理也存在着较大的分歧。镍基合金应变时效裂纹是沉淀强化镍基合金所特有的,裂纹产生与沉淀相的沉淀速率密切相关。杂质元素和添加元素对镍基合金焊接裂纹敏感性有着重要影响,元素的影响虽然已经进行了大量的研究,但元素单独或者协同对裂纹敏感性的具体影响仍需进一步的研究。     

镍基合金焊丝GTAW熔敷金属凝固偏析行为

采用OM,SEM,EDS,EPMA等分析手段对试制的镍基合金焊丝GTAW熔敷金属开展了凝固偏析行为研究.结果表明,熔敷金属中主要包括γ相、（Nb,Ti） C碳化物、Laves相等,金相组织主要为柱状晶,在枝晶间存在宽度约为5~10 μm的偏析区域;按照Scheil公式对EPMA分析结果进行了偏析系数计算,估算的Nb,Mo,Ni,Cr,Fe偏析系数分别为k_Nb=0.23,k_Mo=0.68,k_Ni=1.07,k_Cr=1.05,k_Fe=1.23,在结晶过程中Nb,Mo更倾向于分配在残余液相,Nb的偏析倾向最大,Mo次之,Fe更倾向于分配在固相中,Ni,Cr基本为固液平均分配.文中试验用镍基合金焊丝GTAW熔敷金属凝固结晶路径为L→L+γ→L+γ+MC→L+γ+MC+Laves相→γ+MC+Laves相.     

镍基焊接材料高温失塑裂纹的研究现状及研究趋势

高温失塑裂纹DDC(Ductility Dip Cracking)是一种出现在奥氏体不锈钢、镍基合金、铜基合金和钛合金等许多工程材料中的显微裂纹。简单介绍了高温失塑裂纹的发展过程，重点论述了镍基焊材中该裂纹的试验方法和产生机理，简要分析了评价该裂纹的试验方法的优劣，并对其防止措施做了简单的介绍，最后对该裂纹的研究趋势做了展望。     

690镍基合金焊接结晶裂纹形成机理分析

采用横向可调拘束试验方法研究了690镍基合金焊带堆焊金属的结晶裂纹形成机理.结果表明,690镍基合金焊接结晶裂纹的形成与晶界(及亚晶界)偏析密切相关,Nb元素在其中有着重要影响:富Ni,Nb低熔点共晶相在晶界(及亚晶界)的偏析,导致堆焊金属的实际结晶温度降低,晶界(及亚晶界)处塑性储备减小、形貌被改善,促使结晶过程中裂纹萌生并沿平直晶界(及亚晶界)扩展.另外,Mn元素可通过抑制Nb元素在晶界的偏析,削弱Nb的上述不利作用,增强690镍基合金抵抗结晶裂纹的能力.     

Nb对镍基合金高温失塑裂纹敏感性的影响机理

通过应变-裂纹(STF)试验法测定临界开裂应变值和开裂温度,确定HS690焊丝中Nb含量对熔敷金属抗高温失塑裂纹(DDC)能力的影响规律,并采用透射电镜对焊丝熔敷金属中析出物的尺寸和形态进行了观察.结果表明,在焊接工艺条件相同的情况下,采用向HS690焊丝中添加Nb的冶金方法能够调整晶界处第二相(Nb,Ti)C的数量和形态,晶界条件得到改善,HS690熔敷金属抗DDC的能力得到明显的提高.     

Inconel718高温合金中析出相演变研究进展

Inconel 718高温合金广泛应用于航空、航天、电力和国防等领域中复杂金属结构构件的制造,其高温抗疲劳性能和蠕变持久强度与成形加工过程中微观组织的演变密切相关.以往的研究侧重于镍基合金热加工(如定向凝固、热处理、锻造和焊接等)工艺参数的优化,较少从析出相控制的角度来阐明冷轧、热变形、焊接等工艺与高温服役性能之间的内在联系.本文介绍了该合金中不同类型的析出相,包括:主要强化相(g'相)、辅助强化相(g'相)、g'相的平衡相(d相),以及MX型碳氮化物和Laves相;论述了镍基合金制备过程中不同类型析出相的析出机制及其对合金高温性能的影响;指出了镍基合金高能电子束焊接过程中,焊接热影响区微裂纹形成的影响因素.     

核级镍基合金焊接材料失塑裂纹研究现状

镍基合金及其焊接材料因具有优异的耐蚀性和高温力学性能,成为核电站关键设备中的关键材料,其焊接质量关系到核电站的安全运行。失塑裂纹(ductility-dip crack,DDC)是镍基合金中常见的一种微观缺陷,常常出现在多层多道焊中,因其尺寸小(长100μm左右)、难检测,成为核电站运行安全的潜在威胁。本文简要地回顾了核级镍基合金及其焊接材料的发展历程,从镍基600系列合金发展到690系列合金,解决了焊接接头晶间腐蚀裂纹问题,但对之引起的焊接DDC问题,从成分设计角度,开发了以Inconel 52、Inconel 52M和Inconel 52MSS为代表的焊接材料,焊接接头的DDC敏感性逐步降低,但此问题至今并未完全解决。介绍了DDC的微观特征及其敏感性评价方法,总结了目前比较认可的DDC开裂机制,从成分和微观组织角度分析了其影响因素,最后进行了展望。     

核用镍基焊缝缺陷控制与焊材研制

镍基焊材在核电主设备制备中有着重要的应用,镍基焊材的性能很大程度上决定了核电设备的服役寿命。通过分析镍基焊缝金属焊接过程中常出现的失塑裂纹和点状夹杂两类焊接缺陷,设计并制备了不同Nb、Mo含量的镍基合金焊丝。结果表明,Ti会促进镍基焊缝金属中点状夹杂的出现;随着Nb、Mo含量的增加,镍基合金焊缝金属的室温强度逐渐增加,且焊缝金属的塑性得到大幅提升。Nb、Mo元素的添加,有效地改善了镍基焊缝金属中失塑裂纹与点状夹杂缺陷。通过调整成分获得了满足核电主设备使用要求的镍基合金焊丝。     

镍基材料焊接中高温失塑裂纹DDC的生成机理及研究进展

综述了镍基高温合金焊接中高温失塑裂纹(DDC)的生成及最新研究进展,讨论了镍基高温合金焊接过程中评价DDC的几种主要试验方法并着重对最适合于DDC敏感性研究的STF试验进行了详细的叙述,同时综述了高温失塑裂纹的生成机理,影响高温失塑裂纹的因素以及降低DDC敏感性的一些措施。通过综述结果表明降低DDC敏感性的主要措施是采用合适的合金体系和配合合适的焊接工艺。通过合适的合金体系来控制晶界形貌,即一些特定的元素和C形成MC类碳化物并以析出物的形式均匀分布在晶界区域内,它们会有效钉扎晶界使晶界变得更加曲折,阻碍晶界的滑移以及晶粒的长大。使用使合金组织晶粒细化的焊接工艺以及相应后续处理使合金拥有很好的抗高温失塑裂纹的性能。     

Inconel 740H焊丝熔敷金属高温失塑裂纹敏感性研究

Inconel 740高温合金具有良好的高温力学性能以及优异的抗腐蚀能力,常用于核电设备的关键部位焊接,但在高温下易产生高温失塑裂纹(DDC)。本次通过应变-裂纹(STF)试验测定Inconel 740H焊丝所焊焊缝熔敷金属产生高温失塑裂纹的敏感温度区间,并通过观察金相组织、裂纹形貌及断口形貌研究高温失塑裂纹的机理。     

高温耐蚀镍基合金的焊接研究现状及展望

高温耐蚀镍基合金在现代制造业中具有重要应用。本文从热裂纹的产生、合金元素的影响、焊接方法、焊接工艺及数值模拟等方面对近年来高温耐蚀镍基合金的相关研究状况进行了总结，并对今后的研究发展方向进行了展望。     

镍基合金焊缝DDC裂纹形成机制和调控研究进展

DDC裂纹即高温失延裂纹,也称高温失塑裂纹,是高温下存在于厚截面、多道焊的奥氏体不锈钢和镍基合金焊缝中的一种固态晶间裂纹.它发生在低于固相线的一定温度区间内,尺寸较小,表面上可能看不出来,但是它往往会成为其它裂纹,如疲劳、腐蚀疲劳等的起裂源,潜在危害很大.文中通过对核电设备用690合金焊接材料发展过程的跟踪,介绍了适合于DDC敏感性研究的STF试验方法,并从微观角度阐述了DDC产生的机制和降低DDC敏感性的方法.分析表明,提高抗DDC能力的主要途径是改变晶界形貌,在焊缝凝固结束阶段的枝晶区域形成骨架分布的MC类碳化物,有效钉扎晶界,阻碍晶界的迁移,使晶界呈扭曲状.凝固结束后在迁移晶界上析出的M23C6碳化物从微观上可以起到一定的钉扎晶界的作用和阻碍晶界滑移的作用,但对DDC抗力的提高有限.     

Nb和Ti对高温失塑裂纹敏感性影响机理研究

通过STF试验法测定临界开裂的最小应变值εmin确定HS690焊丝中Nb和Ti对熔敷金属高温失塑裂纹DDC（ductility dip cracking）敏感性的影响规律。通过扫描电镜和透射电镜等技术手段，对熔敷金属中晶界形态和析出物的数量和形态进行了观察。结果表明，在焊接工艺相同的条件下，采用向HS690焊丝中添加Nb和Ti的冶金方法能够改善第二相（Nb，Ti）C数量和晶界形态，并明显改善熔敷金属的DDC敏感性。     

高温合金熔化焊焊接性的研究进展

综述镍基高温合金和钴基高温合金熔化焊的研究现状,并阐述了焊接裂纹形成机理以及焊接工艺和合金成分对其焊接性的影响.镍基高温合金可以通过调整合金成分、析出相和晶界形貌、焊接工艺等来提高其焊接性.与沉淀强化型镍基高温合金相比,固溶强化钴基合金焊接性能良好,展现出良好的界面熔合性和较高的抗裂纹敏感性.新型沉淀强化钴基合金中γ/...