[发明专利]一种用于MONEL-K500合金激光焊接与熔覆的新型SL-NiCrMo合金材料

说明书

技术领域

本项发明属于高新工艺材料技术领域，特别涉及一种适用于MONELK500合金工件 激光焊接、激光熔覆的合金材料。

背景技术

MONEL-K500(按美国UNS标准是UNSN05500）合金是一种含有铝、钛等合金元素的 镍铜合金，其化学成分质量百分数如下：

镍（加钴）（Nickel（plusCobalt））：大于63.0%;碳(Carbon)：小于0.25%;锰 （Manganese）：小于1.5%；

铁（Iron）：小于2.0%；铜（Copper）：27.0-33.0%；硅（Silicon）：小于0.5%；

铝（Aluminum）：2.30-3.15%；钛（Titanium）：0.35-0.8%；硫（Sulfur）：小于0.01 %；。

MonelK500合金具有低的磁导率，高的强度和良好的耐腐蚀性等良好的综合性能， 在现代工业，特别是在油井测量设备的重要部件和一些特殊需要的电子元件上得到应用。 以这种合金制作的一些形状复杂的石油钻井设备工件在使用过程中往往被局部冲蚀磨损， 例如用于石油钻采油井侧量设备的零件（其结构形状复杂，价格昂贵）局部经受冲蚀磨损和 气蚀，导致缺损，不能继续使用。若整件报废造成较大经济损失。为此希望能用焊接或熔覆 再造方法修复。这些零件结构形状复杂若用常规电弧焊、氩弧焊等焊接方法往往会导致变 形。且已有研究工作指出退火或淬火后的这种合金若再次被加热，也会导致磁导率上升。常 规电弧焊、氩弧焊热影响区较宽，受热区域较大，导致磁导率上升，致使电弧焊、氩弧焊修复 的工件也不能满足要求，而不能使用。以同种材质的MONELK500作为焊接填充材料时；由于 这种MONELK500合金中的钛、铝等元素在焊接过程中的烧损，也会导致磁导率上升（工程实 践中表现出由“无磁”变为“有磁”）。为减小常规焊接方法导致的零件变形，可用高能量密度 的激光焊接。特别是用脉冲激光焊接有很小的热影响区，可减小甚至防止焊接变形，减小受 热区域，减少因加热对磁导率的影响。然而，若以MONELK500合金作为填充材料，在脉冲激 光焊接过程中仍不可避免发生焊接区表面元素的烧损，导致零件导磁率上升，表现出“弱磁 性”。为此本发明研制了一种新型合金，用于这种合金零件的脉冲激光焊接-熔覆再造修复。 保证用这种合金—脉冲激光焊接熔覆金属的硬度与原MONELK-500合金的硬度相近，相对 磁导率（Relativepermeability）低于1.001。

发明内容

本项发明研发了一种用于MONELK500合金激光焊接与熔覆的新型SL-NiCrMo合金 材料，研发的这种新型SL-NiCrMo合金的化学成分质量百分数为：镍（Ni）：40--70%，铬（Cr）： 10--30%，钼（Mo）：2--12%，铌（Nb）：0.5-5.0%，铁（Fe）：1.0-5.0%，铝（Al）：0.05-0.50%，钛 （Ti）：0.05-0.40%，锰（Mn）：0.10-0.50%，硅（Si）：0.10-0.50%，硫（S）：低于0.015%，磷（P）：低 于0.015%。

符合上述化学成分的合金可制成以下制品备用：

1）制成厚度：0.3mm—0.5mm、宽度不大于6mm的合金薄片带；

2）制成直径0.3mm-0.6mm的合金丝；

3）制成合金粉末。其制作工艺是：按成分需要配料，感应炉熔炼，熔化好的液态合金经 雾化器惰性气体雾化制成这种合金的粉末，经筛分，取其中粒径在45μm-100μm的合金粉末 备用。

在激光焊接时可直接使用上述合金薄片带和合金丝作为填充材料。在使用上述合 金粉末时，可将合金粉末预置于工件待焊接或熔覆表面，然后用激光焊接或熔覆。也可用送 粉器输送这种合金粉末在MONEL-K500合金工件表面进行激光熔覆。其中这种新型合金的丝 和薄片带更适合于磨损冲蚀气蚀损伤的MONEL-K500合金工件缺损部位的脉冲激光焊接修 复。

以这种合金脉冲激光焊接修复，或是光纤激光熔覆修复的MONEL-K500合金工件的 激光焊覆合金或熔覆合金的相对磁导率（Relativepermeability）低于1.001；硬度（290- 310HV0.3）略高于MONEL-K500合金工件本体的硬度（MONEL-K500合金工件的硬度为210- 230HV0.3）；且有较好的耐腐蚀性。

应用实例：