[发明专利]一种镍基焊缝点状缺陷控制方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体为一种镍基焊缝点状缺陷控制方法，使用该方法可控制镍基焊缝无点状缺陷，以及获得满足力学性能设计要求的焊缝熔敷金属。该方法适用于Inconel690合金的焊接。

背景技术

镍基Inconel690合金母材对应的焊接材料合金元素众多，国外各大公司提供的同一牌号的焊接材料微合金元素差异很大，现场焊接中，液态焊缝金属流动性差，熔深浅，焊接时常产生点状缺陷，目前还未见镍基焊缝点状缺陷控制方面的报道。

为优化镍基合金母材的力学性能，在合金中添加微合金元素Al、Ti以改善合金的力学性能，随着Al、Ti含量的增加，合金的强度提高，这是由于随着Al、Ti含量的增加合金析出γ’相的量随之增加的结果。

在镍基焊缝中，Al、Ti的主要作用是脱氧和强化焊缝。在焊接过程中合金元素与氧的亲和力越强，焊接过程中的该元素的氧化损失比例越大，过渡系数越小，而Al、Ti对氧的亲和力较强，Al、Ti在焊接过程中烧损形成的氧化物残留在近焊缝表面，致使镍基焊接材料在焊接过程中容易在焊缝中形成点状缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种镍基焊缝点状缺陷控制方法，针对镍基Inconel690合金在焊接过程中焊缝中常出现点状缺陷，通过控制焊接材料中微合金添加元素和杂质元素，从而控制焊丝微合金添加元素Al、Ti、Nb和杂质元素的含量，可提高焊接效率和材料的利用率。

为实现本发明目的，本发明的技术方案为：

一种镍基焊缝点状缺陷控制方法，该方法适用于Inconel690合金(主元素含量，重量比％，Fe：7-11％，Cr：28-31.5％，Ni为余量)的焊接。具体通过控制焊接材料中微合金添加元素和杂质元素的含量，按重量百分比计，Al≤0.35％，Ti≤0.35％，Nb：0.50-1.0％，Ca≤0.005％，Mg≤0.005％，控制焊接点状缺陷的形成，其他合金元素按标准要求控制即可。最终获得无点状缺陷的焊缝，以及得到符合标准要求的焊缝。

本发明中，按重量百分比计，焊接材料镍基合金焊丝的化学成分如下：

Cr：28.0-31.5％，Fe：7.0-11.0％，C＜0.04％，Al≤0.35％，Ti≤0.35％，Mn：＜1.0％，Nb：0.50-1.0％，Si＜0.5％，Ca≤0.005％，Mg≤0.005％，Ni为余量。

优选地，0.10％≤Ti≤0.35％，0.10％≤Al≤0.35％，Al+Ti：0.30-0.70％。

本发明中，按重量百分比计，最终焊缝熔敷金属的化学成分如下：

Cr：28.0-31.5％，Fe：7.0-11.0％，C＜0.04％，Al≤0.35％，Ti≤0.35％，Mn：＜1.0％，Nb：0.50-1.0％，Si＜0.5％，Ca≤0.005％，Mg≤0.005％，Ni为余量。优选，0.10％≤Ti≤0.35％，0.10％≤Al≤0.35％，Al+Ti：0.30-0.70％。

优选地，0.10％≤Ti≤0.35％，0.10％≤Al≤0.35％，Al+Ti：0.30-0.70％，焊缝中Al+Ti的烧损量≤0.06％，焊缝熔敷金属表面氧化物主要为CaO、TiO₂、Al₂O₃的复合氧化物，焊缝无点状缺陷。

本发明中，焊缝熔敷金属的性能如下：

室温屈服强度σ_0.2≥240Mpa，抗拉强度σ_b≥550Mpa，延伸率A％≥30％，焊缝熔敷金属室温冲击功Akv≥70J。

本发明的原理如下：

在镍基合金焊缝中，Al、Ti的作用为脱氧和强化焊缝。合金元素与氧的亲和力越强，焊接过程中的元素的氧化损失比例越大，过渡系数小。同时，在焊接过程中Al、Ti形成的氧化物残留在近焊缝表面，容易形成点状缺陷。而Nb在镍基合金中既是固溶强化元素，又是时效强化元素，在焊缝中能提高原子间结合力，稳定焊缝、增强焊缝金属耐晶间腐蚀。同时Nb与氧的结合能力比Al、Ti弱，不易在焊接过程中形成氧化物。通过降低焊缝中Al、Ti含量，使Al、Ti起主要起脱氧作用，通过添加Nb，使Nb在焊缝中起强韧化作用。从而得到无点状缺陷，焊缝熔敷金属符合要求的焊缝。

本发明所具有以下优点：

1、本发明从控制焊接材料中的微合金添加元素及杂质元素出发，通过改变Al、Ti、Nb含量，来控制焊缝点状缺陷的形成，能够获得无点状缺陷的焊缝。