高温合金钢板厂家

镍基高温合金的发展及应用

　　高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料。并具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。高温合金为单一奥氏体组织，在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性。那么，以镍为基体(含量一般大于50%) 在650～1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金称之为镍基高温合金（以下简称“镍基合金”）。

　　镍基高温合金的发展包括两个方面：合金成分的改进和生产工艺的革新。镍基高温合金是30年代后期开始研制的。英国于1941年首先生产出镍基高温合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti)；为了提高蠕变强度又添加铝，研制出Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美国于40年代中期，苏联于40年代后期，中国于50年代中期也研制出镍基合金。50年代初，真空熔炼技术的发展，为炼制含高铝和钛的镍基合金创造了条件。初期的镍基高温合金大都是变形合金。50年代后期，由于涡轮叶片工作温度的提高，要求合金有更高的高温强度，但是合金的强度高了，就难以变形，甚至不能变形，于是采用熔模精密铸造工艺，发展出一系列具有良好高温强度的铸造合金。60年代中期发展出性能更好的定向结晶和单晶高温合金以及粉末冶金高温合金。为了满足舰船和工业燃气轮机的需要，60年代以来还发展出一批抗热腐蚀性能较好、组织稳定的高铬镍基合金。在从40年代初到70年代末大约40年的时间内，高温合金钢板厂家，镍基高温合金的工作温度从 700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右。

　　镍基高温合金是高温合金中应用最广、高温强度最1高的一类合金。其主要原因，一是镍基合金中可以溶解较多合金元素，且能保持较好的组织稳定性；二是可以形成共格有序的 A3B型金属间化合物g [Ni3(Al，Ti)]相作为强化相，使合金得到有效的强化，获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度；三是含铬的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。镍基合金含有十多种元素，其中Cr主要起抗氧化和抗腐蚀作用，其他元素主要起强化作用。根据它们的强化作用方式可分为：固溶强化元素，如钨、钼、钴、铬和钒等；沉淀强化元素，如铝、钛、铌和钽；晶界强化元素， 如硼、锆、镁和稀土元素等。镍基合金按强化方式有固溶强化型合金和沉淀强化型合金。

复合钢管中镍基合金喷焊层对焊缝裂纹敏感性的影响

在石油系统及其他腐蚀环境恶劣情况下，传统的涂层防护方法是有机涂层防护，高温合金钢板价格，但是有机涂层存在易老化、不耐高温等缺点，高温合金钢板，利用火焰喷熔玻璃釉料在管道内外壁上制备玻璃涂层的防腐工艺是目前一项新技术，防腐效果相当好。但是焊接时玻璃釉层由于脆性大、塑韧性差，焊缝附近的玻璃釉层会在焊接热循环的作用下出现脱落、开裂等缺陷。就失去了防护作用。石油大学(华东)曾提出“一种取代金属焊后防腐处理的焊接方法”(详细情况请参阅该项专利，专利申请号97106107)。即，先在碳管道上喷焊一层镍基合金，采用THL焊条焊接带镍基合金喷焊层的碳钢管道，这相当于复合钢板的焊接。焊接时要求THL焊缝金属和喷焊层连成一体构成对整个碳钢管道的防护层，如图1所示。这样，镍基合金喷焊层会部分重熔与焊缝金属混合。其中的各种成分(Ni，B，Si等)将会分布到焊缝中使焊缝的组织性能发生变化。本论文采用模拟实际焊接情况，研究了镍基合金喷焊层的厚度对焊缝热裂纹敏感性的影响。为完善此工艺、解决油田管道焊接接头防护问题打下了基础。

1、试验方法与材料

1.1试样的制备

   实验材料为Q235钢板，供货状态为热轧，试块下料采用剪板机剪切，坡口的加工为铣削加工。试件试验前对待用面进行砂轮打磨除锈处理。

1.2制备喷焊层

    先将试块坡口背面离板边约20 mm范围内的锈蚀用电动砂轮打磨干净。再采用氧-乙1炔火焰喷焊的方法制备一层镍基合金层。喷焊层原始粉末成分见表2。喷焊层的范围如图2中的阴影部分所示，喷焊在室外操作，喷焊工具为喷枪，工艺参数如下:氧气压力为0.5MPa，乙1炔压力为0.05 MPa，喷焊距离为100mm±20mm。所得的喷焊层厚度为3个级别:0. 3～0.5 mm，0.6～0. 8 mm，1.0 mm以上。喷焊前，烘干喷焊粉末，烘干温度100℃，烘干时间5 h，采用CGT-10型覆层测厚仪测量喷焊层的厚度，并用手持电动砂轮磨光机进行校正。

1.3焊接材料

　焊条选用THL型奥氏体不锈钢耐蚀焊条，焊条直径为3.2mm，试验之前，焊条进行烘干处理，烘干温度350℃，烘干时间5h。

1.4试样的焊接

　因为喷瓷管道的焊接接头要承受较大的拘束应力，为了接近实际情况，高温合金钢板生产，该实验采用模拟小铁研实验的焊接方式，两边焊接拘束焊缝，中间焊接试验焊缝。制备了喷焊层的试样经过处理后进行焊接。焊前处理主要包括:坡口的打磨清洁，试样两端拘束焊缝部位坡口背面的打磨清洁。试样的焊接采用交流电焊机手工焊接。

   先焊接两端的拘束焊缝，拘束焊缝选用J507焊条。要求拘束焊缝冷却之后焊缝间隙为3.0mm以内，并且通过反变形处理使两试块基本在同一平面内。待拘束焊缝冷却之后焊接中间的试验焊缝。要求中间试验焊缝焊完时用完一根焊条。试验焊缝焊接工艺参数为:焊接电流为100A，焊接速度为5mm/s。待试样焊接完成后，采用国标中规定的小铁研试样评定标准进行评定。

2、试验结果与分析

    试验焊缝裂纹有的是焊接过程中发生，有的在焊后短时间内出现，裂纹断面有氧化的彩色，由此可判断裂纹属于热裂纹。从上面的试验结果可以看出，喷焊层厚度在0.3～0.5mm时裂纹率为都0，厚度在0.6～0.8mm时，裂纹率有所增加，当厚度在1.0mm以上时，裂纹率则明显高于前两者。这表明喷焊层对奥氏体不锈钢焊缝的裂纹敏感性有明显的影响，随着喷焊层厚度的增加，即焊接过程中熔入奥氏体不锈钢焊缝的喷焊层合金元素的增加，即焊缝的热裂纹敏感性增加。