專利名稱：一種鎳基焊縫點狀缺陷控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種鎳基焊縫點狀缺陷控制方法，使用該方法可控制鎳基焊縫無點狀缺陷，以及獲得滿足力學(xué)性能設(shè)計要求的焊縫熔敷金屬。該方法適用于Inconel690合金的焊接。
背景技術(shù)：
鎳基Inconel690合金母材對應(yīng)的焊接材料合金元素眾多，國外各大公司提供的同一牌號的焊接材料微合金元素差異很大，現(xiàn)場焊接中，液態(tài)焊縫金屬流動性差，熔深淺， 焊接時常產(chǎn)生點狀缺陷，目前還未見鎳基焊縫點狀缺陷控制方面的報道。為優(yōu)化鎳基合金母材的力學(xué)性能，在合金中添加微合金元素Al、Ti以改善合金的力學(xué)性能，隨著Al、Ti含量的增加，合金的強度提高，這是由于隨著Al、Ti含量的增加合金析出Y’相的量隨之增加的結(jié)果。在鎳基焊縫中，Al、Ti的主要作用是脫氧和強化焊縫。在焊接過程中合金元素與氧的親和力越強，焊接過程中的該元素的氧化損失比例越大，過渡系數(shù)越小，而Al、Ti對氧的親和力較強，Al、Ti在焊接過程中燒損形成的氧化物殘留在近焊縫表面，致使鎳基焊接材料在焊接過程中各易在焊縫中形成點狀缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鎳基焊縫點狀缺陷控制方法，針對鎳基IncOnel690合金在焊接過程中焊縫中常出現(xiàn)點狀缺陷，通過控制焊接材料中微合金添加元素和雜質(zhì)元素，從而控制焊絲微合金添加元素Al、Ti、Nb和雜質(zhì)元素的含量，可提高焊接效率和材料的利用率。為實現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種鎳基焊縫點狀缺陷控制方法，該方法適用于IncOnel690合金(主元素含量， 重量比％，F(xiàn)e :7-11 %，Cr :28-31. 5%,Ni為余量)的焊接。具體通過控制焊接材料中微合金添加元素和雜質(zhì)元素的含量，按重量百分比計，Al ^ O. 35%,Ti^O. 35%,Nb :0. 50-1. 0%, Ca ^ O. 005%, Mg ^ O. 005%，控制焊接點狀缺陷的形成，其他合金元素按標準要求控制即可。最終獲得無點狀缺陷的焊縫，以及得到符合標準要求的焊縫。本發(fā)明中，按重量百分比計，焊接材料鎳基合金焊絲的化學(xué)成分如下Cr 28. 0-31. 5%, Fe -J. 0-11. 0%, C < O. 04%, Al ( O. 35%, Ti ( O. 35%, Mn
<I. 0%, Nb 0. 50-1. 0%, Si < O. 5%, Ca ( O. 005%, Mg ( O. 005%, Ni 為余量。優(yōu)選地，O.10%^ Ti ( O. 35%,O. 10%^ Al ( O. 35%, Al+Ti :0. 30-0. 70%。本發(fā)明中，按重量百分比計，最終焊縫熔敷金屬的化學(xué)成分如下Cr 28. 0-31. 5%, Fe -J. 0-11. 0%, C < O. 04%, Al ( O. 35%, Ti ( O. 35%, Mn
<I. 0%, Nb 0. 50-1. 0%, Si < O. 5%, Ca ^ O. 005%, Mg ( O. 005%, Ni 為余量。優(yōu)選， O. 10%^ Ti 彡 O. 35%,O. 10%^ Al 彡 O. 35%, Al+Ti :0. 30-0. 70%。
優(yōu)選地，O.10%^ Ti ^ O. 35%,O. 10%^ Al ^ O. 35%,Al+Ti :0. 30-0. 70%，焊縫中Al+Ti的燒損量彡O. 06%，焊縫熔敷金屬表面氧化物主要為Ca0、Ti02、Al2O3的復(fù)合氧化物，焊縫無點狀缺陷。本發(fā)明中，焊縫熔敷金屬的性能如下室溫屈服強度oQ 2> 240Mpa，抗拉強度σ b彡550Mpa，延伸率A%彡30%，焊縫熔敷金屬室溫沖擊功Akv彡70J。本發(fā)明的原理如下在鎳基合金焊縫中，Al、Ti的作用為脫氧和強化焊縫。合金元素與氧的親和力越強，焊接過程中的元素的氧化損失比例越大，過渡系數(shù)小。同時，在焊接過程中Al、Ti形成的氧化物殘留在近焊縫表面，容易形成點狀缺陷。而Nb在鎳基合金中既是固溶強化元素， 又是時效強化元素，在焊縫中能提高原子間結(jié)合力，穩(wěn)定焊縫、增強焊縫金屬耐晶間腐蝕。 同時Nb與氧的結(jié)合能力比Al、Ti弱，不易在焊接過程中形成氧化物。通過降低焊縫中Al、 Ti含量，使Al、Ti起主要起脫氧作用，通過添加Nb，使Nb在焊縫中起強韌化作用。從而得到無點狀缺陷，焊縫熔敷金屬符合要求的焊縫。本發(fā)明所具有以下優(yōu)點I、本發(fā)明從控制焊接材料中的微合金添加元素及雜質(zhì)元素出發(fā)，通過改變Al、Ti、 Nb含量，來控制焊縫點狀缺陷的形成，能夠獲得無點狀缺陷的焊縫。2、本發(fā)明所有采用點狀缺陷控制方法能實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。3、本發(fā)明焊縫能夠?qū)崿F(xiàn)焊縫的微合金化，得到符合要求的焊縫。


圖I為比較例4焊縫表面X射線分析。
圖2為比較例I焊縫表面X射線分析。
圖3為點狀缺陷滲透探傷結(jié)果。
圖4為打磨后點狀缺陷滲透探傷結(jié)果。
圖5為點狀缺陷放大圖。
圖6為點狀缺陷放大圖。
圖7為點狀缺陷電子探針元素分析。其中，(a)圖為背散射圖；(b)圖為Ca元素分
布圖；(c)圖為Al元素分布圖；(d)圖為Ti元素分布圖；(e)圖為Mg元素分布圖；(f)圖為 O元素分布圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例和比較例(表I)對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但不夠成對本發(fā)明的任何限制。本發(fā)明中，焊絲可采用真空感應(yīng)爐冶煉生產(chǎn)，亦可采用電爐加爐外精煉方法冶煉生產(chǎn)，只要焊絲最終的化學(xué)成分能滿足以上發(fā)明內(nèi)容的要求即可。表I實施例和比較例鎳基合金焊絲的基本化學(xué)成分(重量比％ ):
權(quán)利要求
1.一種鎳基焊縫點狀缺陷控制方法，其特征在于通過控制焊接材料中微合金添加元素及雜質(zhì)元素的含量，按重量百分比計，Al ^ O. 35%, Ti ^ O. 35%, Nb :0. 50-1.0%, Ca ( O. 005%, Mg ( O. 005%，控制焊接點狀缺陷的形成。
2.按照權(quán)利要求I所述的鎳基焊縫點狀缺陷控制方法，其特征在于按重量百分比計， 焊接材料鎳基合金焊絲的主要化學(xué)成分如下Cr 28. 0-31. 5 %, Fe 7. 0-11. O %, C < O. 04 %, Al ^ O. 35 %, Ti ^ O. 35 %, Mn <I. 0%, Nb 0. 50-1. 0%, Si < O. 5%, Ca ^ O. 005%, Mg ( O. 005%, Ni 為余量。
3.按照權(quán)利要求2所述的鎳基焊縫點狀缺陷控制方法，其特征在于0.10% 彡 Ti 彡 O. 35%,O. 10%彡 Al ( O. 35%, Al+Ti :0. 30-0. 70%。
4.按照權(quán)利要求I所述的鎳基焊縫點狀缺陷控制方法，其特征在于按重量百分比計， 最終焊縫熔敷金屬的化學(xué)成分如下Cr 28. 0-31. 5 %, Fe 7. 0-11. O %, C < O. 04 %, Al ^ O. 35 %, Ti ^ O. 35 %, Mn <I. 0%, Nb 0. 50-1. 0%, Si < O. 5%, Ca ( O. 005%, Mg ( O. 005%, Ni 為余量。
5.按照權(quán)利要求4所述的鎳基焊縫點狀缺陷控制方法，其特征在于0.10% ^ Ti ^ O. 35 %, O. 10 % ^ Al ^ O. 35 %, Al+Ti :0. 30-0. 70 %，焊縫中 Al+Ti 的燒損量 (O. 06%。
6.按照權(quán)利要求I所述的鎳基焊縫點狀缺陷控制方法，其特征在于焊縫熔敷金屬表面氧化物為Ca0、Ti02、Al2O3的復(fù)合氧化物。
7.按照權(quán)利要求I所述的鎳基焊縫點狀缺陷控制方法，其特征在于該方法適用于 Inconel690合金的焊接，獲得無點狀缺陷的鎳基焊縫。
8.按照權(quán)利要求I所述的鎳基焊縫點狀缺陷控制方法，其特征在于，焊縫熔敷金屬的性能如下室溫屈服強度σ ^ 2≥240Mpa，抗拉強度σ b≥550Mpa，延伸率A%≥30%，焊縫熔敷金屬室溫沖擊功Akv≥70J。
全文摘要
本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種鎳基焊縫點狀缺陷控制方法，使用該方法可控制鎳基焊縫無點狀缺陷，以及獲得滿足力學(xué)性能設(shè)計要求的焊縫熔敷金屬。通過控制焊接材料中微合金添加元素及雜質(zhì)元素的含量，按重量百分比計，Al≤0.35％，Ti≤0.35％，Nb0.50-1.0％，Ca≤0.005％，Mg≤0.005％，控制焊接點狀缺陷的形成。該方法適用于Inconel690合金的焊接，獲得無點狀缺陷的鎳基焊縫。焊縫熔敷金屬的性能如下室溫屈服強度σ0.2≥240MPa，抗拉強度σb≥550MPa，延伸率A％≥30％，焊縫熔敷金屬室溫沖擊功Akv≥70J。本發(fā)明針對鎳基Inconel690合金在焊接過程中焊縫中常出現(xiàn)點狀缺陷，通過控制焊接材料中微合金添加元素和雜質(zhì)元素，從而控制焊絲微合金添加元素Al、Ti、Nb和雜質(zhì)元素的含量，可提高焊接效率和材料的利用率。
文檔編號B23K35/30GK102581512SQ201210057288
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月6日
發(fā)明者李依依, 李殿中, 莫文林, 董文超, 陸善平 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所