[发明专利]一种IN738镍基高温合金的焊接方法

说明书

本发明公开了一种IN738镍基高温合金的焊接方法。该方法采用高频感应加热焊接工艺，并包括10～25min、400～600℃的感应加热焊前预热和2～10h、650～900℃的感应加热焊后热处理工艺，焊料为IN625镍基高温合金粉末或焊丝。本发明提供的焊接方法能够充分均匀熔融预先设在焊缝里的IN625镍基高温合金粉末或者焊丝，焊接质量高、返工率低，且不需真空和其他额外的预热和焊后热处理设备，工艺方法简单、成本低、操作容易。

技术领域

本发明涉及一种燃气轮机透平部件用铸造沉淀硬化镍基高温合金IN738的焊接方法。

背景技术

IN738是一种含有四大难熔元素(Nb、Ta、Mo、W)的真空熔模精密铸造沉淀硬化镍基高温合金，它具有优越于其他低铬高强度高温合金的高温蠕变强度和耐热腐蚀性能，广泛用于舰船及地面工业燃气轮机的长寿命涡轮工作叶片和导向叶片，以及其他涡轮零件及耐腐蚀部件的生产，如西门子公司SGT6-5000F(也称W501F)型燃气轮机透平一级动叶、阿尔斯通公司GT26型燃气轮机透平四、五级静叶和通用公司PG9351FA型燃气轮机透平一级护环材质均为IN738等轴镍基高温合金。在服役过程中，由于高温、高压和腐蚀性燃气作用，上述部件通常会出现各种形式的表面几何结构缺损，如热机械疲劳裂纹、表面磨损、氧化腐蚀和外物击伤等，一般需要通过焊接的方法修复。然而，由于焊缝热裂纹、热影响区液化裂纹以及焊后热处理阶段热影响区的应变时效裂纹的产生，IN738高温合金曾被认为可焊性较差或某种程度上被视为不可焊，导致IN738高温合金叶片的焊接或修复技术应用进展非常缓慢。因此，开发高质量IN738高温合金的焊接方法对解决同类高温镍基合金的焊接问题具有极大的参考和借鉴意义。

发明内容

本发明旨在解决IN738镍基高温合金无可靠性焊接工艺的难题，为燃气轮机透平部件用铸造沉淀硬化镍基高温合金的焊接提供一种IN738镍基高温合金的焊接方法。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种IN738镍基高温合金的焊接方法，包括以下步骤：

1)加工IN738镍基高温合金焊接工件的焊缝坡口；

采用V形坡口或I形坡口；

2)选用焊缝材料，并采用高频感应加热焊接方法进行焊接；焊缝材料选择经固溶处理的IN625镍基高温合金粉末或盘状焊丝；焊缝材料化学成分以及质量百分比含量要求具体是：C：≤0.1％；Co：≤1.0；Cr：20.0％～23.0％；Mo：8.0％～10.0％；Nb：3.15％～4.15％；Al：≤0.4％；Ti：0.4％；Fe：≤5.0％；Mn：≤0.5；Si：≤0.5％；S：≤0.015％；Cu≤0.07％；Ni：余量；

3)焊后热处理，采用感应加热热处理方法。

本发明进一步的改进在于，V形坡口的坡口角度为60°～70°、顿边预留1mm；I形坡口间隙预留1～2mm，坡口表面光滑，光洁度要求3.2～6.3Ra，加工尺寸误差不应超过±0.5mm。

本发明进一步的改进在于，焊丝的粉末粒径范围为25～50μm或焊丝直径1.1～2.4mm。