镍基合金与奥氏体不锈钢间的焊接

第４７卷第３期化工设备与管道Ｖ０１．４７Ｎｏ＿３２０１０年６月ＰＲＯＣＥＳＳＥＱＵＩＰＭＥＮＴ＆ＰＩＰＩＮＧＪｕＩＩ．２０１０·材料与防腐·３４７Ｈ奥氏体不锈钢的焊接热裂纹和再热裂纹戴真全（中国石化集团上海工程有限公司，上海２００１２０）摘要：结合一个工程实例，对３４７Ｈ奥氏体不锈钢的焊接热裂纹和再热裂纹的表观现象、产生原因等进行了探讨，进而提出了防止焊接热裂纹和再热裂纹发生的措施。

关键词：３４７Ｈ奥氏体不锈钢；焊接；热裂纹；再热裂纹；防止措施中图分类号：ＴＱ０５０．４＋１文献标识码：Ａ文章编号：１００９－３２８１（２０１０）０３－００５４－０５ＨｅａｔＣｒａｃｋａｎｄＲｅｈｅａｔＣｒａｃｋｉｎＷｅｌｄｉｎＡｕｓｔｅｎｉｔｉｃＳｔｅｅｌ３４７ＨＤＡＩＺｈｅｎ－ｑｕａｎ（ＳＩＮＯＰＥＣＳｈａｎｇｈａｉＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，ｌ＿ｇｌ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００１２０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈａｐｒａｃｔｉｃａｌｅｘａｍｐｌｅ，ｉｎｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅ，ｔｈｅｐｈｅｎｏｍｅｎａｏｆｈｅａｔｃｒａｃｋａｎｄｒｅｈｅａｔｃｒａｃｋａｐｐｅａｒｅｄｉｎｔｈｅｗｅｌｄｉｎ３４７Ｈａｕｓｔｅｎｉｔｉｅｓｔｅｅｌａｎｄｔｈｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｃｒａｃｋｓｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＴｈｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇｔｈｅｈｅａｔａｎｄｒｅｈｅａｔｃｒａｃｋｓＯｃｃｕｒｒｅｄｉｎｗｅｌｄｉｎｇｗｅｒｅ，ｔｈｅｎ，ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：３４７Ｈａｕｓｔｅｎｉｔｉｅｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌ；ｗｅｌｄｉｎｇ；ｈｅａｔｃｒａｃｋ；ｒｅｈｅａｔｃｒａｃｋ；ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ３００系列奥氏体不锈钢在工程上的应用十分普（１）钢管使用条件：操作压力约２０．０ＭＰａ，操遍，主要用作耐高温、耐低温、耐腐蚀材料等。

一般作温度约５００℃，介质为氢气和硫化氢。

镍基合金焊缝高温失塑裂纹形成机制和调控研究进展陈俊梅陆皓陈静青崔巍（上海交通大学材料学院，上海200240）摘要：高温失塑裂纹简称DDC，是高温下存在于厚截面、多道焊的奥氏体不锈钢和镍基合金焊缝中的一种固态晶间裂纹。

它发生在低于固相线的一定温度区间内，尺寸较小，表面上可能看不出来，但是它往往会成为其他裂纹如疲劳、腐蚀疲劳等的起裂源，潜在危害很大。

本文通过对核电设备用690合金焊接材料发展过程的跟踪，介绍了适合于DDC敏感性研究的STF 试验方法，并从微观的角度阐述了DDC产生的机制和降低DDC敏感性的方法。

分析表明，提高抗DDC能力的主要途径是改变晶界形貌，在焊缝凝固结束阶段的树枝晶区域形成骨架分布的MC类碳化物，有效钉轧晶界，阻碍晶界的迁移，使晶界呈扭曲状。

凝固结束后在迁移晶界上析出的M23C6碳化物从微观上可以起到一定的钉轧晶界的作用和阻碍晶界滑移的作用，但对DDC抗力的提高有限。

关键词：高温失塑裂纹镍基合金微观机制0前言核电设备制造中广泛使用耐热性和耐蚀性强的Ni-Cr-Fe合金，刚开始选用600合金（含Cr15%）及其焊材182焊条和82焊丝，但是后来发现它们易受主回路水应力腐蚀开裂（PWSCC）的影响，因为应力腐蚀裂纹与晶界附近的贫Cr现象直接相关，后来发展了含Cr较高690合金（含Cr30%）和其焊材152和52。

尽管690和其焊材在大多数水反应堆环境中抗PWSCC能力强，但是这些合金在高拘束焊接件中易产生高温失塑裂纹（Ductility Dip Cracking，简称DDC）。

研究人员在对52和82焊材DDC敏感性研究的基础上，对52焊材进行了一系列的改造，从52M，52MS到52MSS[1,2]。

其中52M与52相比增加了提高抵抗DDC的能力的B、Nb和Zr，减少了易形成氧化物浮渣的Al和Ti的含量，其抗DDC能力稍有提高。

52MS只是在52M的基础上增加了一道焊丝表面清洁的工序，对DDC影响不大。

镍及其合金与钢的焊接一、镍与钢焊接时的主要问题1、焊缝中容易产生气孔镍及其合金与钢焊接时，液态金属中能溶解较多的氧，高温时氧与镍形成NiO，NiO与液态金属中的氢和碳发生下列反应：NiO+2H Ni+H2O —————————（1）NiO+C Ni+CO —————————（2）所生成的水蒸气和一氧化碳在熔池凝固时如来不及逸出，便形成气孔。

同时，在熔池冷却过程中，氮的溶解度也急剧降低，过剩的氮气来不及逸出，也形成气孔。

2号纯镍与3号钢埋弧焊的铁镍焊缝中气体含量和气孔数量的关系Ni O N H 100mm长焊缝上气孔平均数量62.8 0.1150 0.0006 0.0004 20060.2 0.0580 0.0006 0.0002 6068.9 0.0200 0.0005 0.0004 1569.8 0.0250 0.0005 0.0007 1572.8 0.0012 0.0005 0.0006 170.1 0.0015 0.0005 0.0005 1氧对焊缝中气孔倾向影响重大。

由上表可见，在氮和氢气含量变化不大的情况下，焊缝中含氧量越高，焊缝气孔数量越多。

由于低碳钢熔化时，有较多的碳过渡到焊缝中，所以，低碳钢与镍焊接时，焊接中产生的CO气体，比纯镍焊接时高得多。

依式（2）可见，钢中含碳量越高，或熔池中含氧量越多，焊缝气孔倾向越大。

由图1a可以看出，当焊缝中镍含量为30~60%时，用氧化能力较强的低硅焊剂时的气孔体积比用无氧焊剂大5~6倍。

图1、埋弧焊焊缝含镍量和焊剂氧化能力对气孔和裂纹倾向的影响a)气孔倾向b)热裂倾向1—低硅焊剂2—无氧焊剂焊缝中镍含量，对气孔倾向也有很大影响。

氧在液态镍中的溶解度大于在液态钢中的溶解度，而氧在固态镍中的溶解度却比在钢中小。

因此，氧的溶解度在镍结晶时的突变，比在钢结晶时的突变更加明显。

所以，如图1a所示，当焊缝中含15~30%Ni时的气孔倾向较小，而当镍含量大时，气孔倾向较大。

Ni-Cr-Fe系镍基合金的焊接特点分析摘要：本文简要介绍了镍基合金的特点、分类和其在AP1000核电中的应用。

以SB168 UNS N06690镍基合金为代表，分析了Ni-Cr-Fe合金的焊接性，从焊接工艺特点和焊接接头性能方面分析了其焊接特点，针对焊接难点，总结了各难点的解决措施。

并结合SB168 UNS N06690的焊接性和工艺试验，总结了几点关于今后现场施工中应注意的建议。

关键词：Ni-Cr-Fe系镍基合金；焊接性；焊接难点；解决措施0.前言随着科技的进步，不锈钢的应用越来越广泛，但在某些特殊的领域，一般不锈钢已经无法满足其特殊要求，故一些特种不锈钢便随之而出，镍基合金就是这种特殊钢种之一。

镍基合金在海洋领域、环保领域、能源领域、石油化工领域及食品领域应用都非常广泛，这些领域中，普通不锈钢304是无法胜任的，在这些特殊的领域中，特种不锈钢是不可缺少的，也是不可被替代的。

1.概述镍基合金是指在650～1000℃高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力等综合性能的一类合金。

按照性能要求，镍基合金可分为镍基耐蚀合金，镍基耐热合金，镍基耐磨合金，镍基精密合金，镍基形状记忆合金。

按照化学组成，镍基合金可分为哈氏（Hasteolly）合金，蒙乃尔（Monel）合金，英科耐尔（Inconel）合金，因瓦（Invar）合金，纳什（NAS）合金等。

其中哈氏（Hasteolly）合金，蒙乃尔（Monel）合金，部分英科耐尔（Inconel）合金为耐蚀合金，以其独特的物理、力学和耐蚀性能在化学、石油、冶金和核电等领域得到了广泛应用；特别是其耐蚀性，可以解决一般不锈钢和其他金属材料无法客服的腐蚀问题，在200~1090℃，镍基耐蚀合金对各种腐蚀介质，都有很好的耐蚀性。

在核电站蒸发器管板耐蚀层堆焊，堆芯支撑块[1]等关键部位得到了广泛的应用。

2.Ni-Cr-Fe系镍基合金在AP1000核电中的应用AP1000核电反应堆堆内构件安装工作主要包括上部堆内构件、下部堆内构件（包括辐照监督管）、压紧弹簧、控制棒导向筒组件、热电偶柱组件等。

作为一种生活常见品，在我们的日常生活中，不锈钢栏杆几乎家家户户都有。

不锈钢栏杆常用与楼梯扶手、阳台护栏等，在装修的的时候避免不了要对不锈钢材料进行切割。

但是很多人对其中的小细节不是特别了解，今天就来简单的介绍一下。

不锈钢焊接的注意事项
1、采用小电流、快速焊，防止裂纹及变形的产生。

2、采用直流焊机且反极性，工件为负极，电机为正极。

3、短弧焊，收弧要慢，填满弧坑。

与腐蚀介质接触的面最后焊接。

焊后可采用强制冷却，如水冷、风冷等。

焊后变形只能用冷加工矫正。

不锈钢栏杆焊接注意事项
1、保证焊接头具有良好的工艺性能，即在接头区域不能出现裂纹。

2、保证焊缝金属具有一定的致密性，不得有超标的焊接缺陷。

3、保证焊缝金属具有所要求的综合性能，如耐蚀性、耐热性、热强性、抗氧化性等。

4、在焊接工艺受到限制时，要注意选择镍基合金或奥氏体不锈钢护栏焊接材料，以提高焊缝金属的塑性及韧性。

全部焊接好后，用手提砂轮机将焊缝打平砂光，直到不显焊缝。

抛光时采用绒布砂轮或毛毡进行抛光，同时采用相应的抛光膏，不显焊缝为止。

随着不锈钢材料的使用率上升，人们对不锈钢栏杆的焊接工艺的要求也会有所提高，这其中隐藏小细节不得不引起人们的注意。

一、钢与镍及其合金的焊接钢与镍及其合金的焊接时，焊缝中主要成分是铁与镍，铁与镍可以无限互溶，不形成金属间化合物。

焊缝中含镍量相当高，所以在焊接接头的熔合区不会形成扩散层。

1、焊接性--钢与镍焊接是容易出现气孔与热裂纹。

★气孔—影响焊接时出现气孔的主要因素是氧、镍及某些其他合金元素的含量。

●氧、碳的影响—焊接时，液态金属会溶解较多的氧，而氧在高温时与镍容易氧化，形成NiO。

NiO能与液态金属中的氢（H）和碳(C)发生反映： NiO+2H= Ni+H2O↑ NiO+C= Ni+CO↑所生成的水蒸气和一氧化碳，在熔池凝固时如来不及溢出，就残留在熔池中形成气孔，所以尽量选择无氧焊接材料，尤其是埋弧焊的焊剂，经试验采用氧化能力较强的低硅焊剂，出现气孔的体积是无氧化焊剂的5~6倍。

由于低碳钢熔化时有过多的碳过渡到焊缝，所以焊接低碳钢与镍时焊缝中产生CO气体比焊接纯镍时高得多，产生气孔的倾向也较大。

●镍的影响—在铁镍焊缝中，镍含量越多，产生气孔的倾向越大。

氧在铁和镍中的溶解度不同，氧在液态镍中的溶解度大于液态铁中的溶解度，而氧在固态镍中的溶解度比在固态铁中的小，因此，氧的溶解度在镍结晶时突变，比在铁结晶时更加明显。

所以焊缝中W(Ni)为15~30%时的气孔倾向较小，而焊缝中W(Ni)大时，气孔倾向较大。

由于焊缝中的碳主要是从低碳钢中溶入的，当焊缝中W(Ni)进一步提高到60~90%时，钢的溶入量必然降低，焊缝中的含碳量便减少，因此形成气孔的倾向降低。

●其他合金元素的影响—当铁镍焊缝中含有Mn Cr Mo Al Ti等合金元素或复合合金时，能提高抗气孔的能力，这是由于Mn Ti和Al等具有脱氧作用，而 Cr Mn 则提高气体在固态金属中的溶解度。

所以，镍与1Cr18 Ni9Ti（321）不锈钢焊接抗气孔能力，比镍与Q235-A钢焊接抗气孔能力要高。

Al Ti还能把氮（N）固定在稳定的化合物中，同样提高抗气孔能力。

奥氏体不锈钢及镍基合金焊接特殊技术要求
焊接奥氏体不锈钢及镍基合金宜采用钨极氩弧焊、焊条电弧焊、熔化极气保焊、埋弧焊等方法。

坡加工宜采用机械方式。

当采用等离子切割进行下料和坡加工时，应预留不少于5mm的加工余量。

奥氏体不锈钢和镍基合金应单独存放，不应与与碳钢或其他合金钢混放接触，以防止铁离子污染。

测量坡和焊缝尺寸应采用不锈钢材料或其他防止铁离子污染的专用焊检测工具。

坡清理、修整接头、清理焊渣和飞溅用的电动或手动打磨工具，宜选用无氯铝基无铁材料制成的砂布、砂轮片、电磨头，或选用不锈钢材料制成的錾头、钢丝刷或其他专用材料制成的器具。

钨极氩弧焊焊接时，焊机应具有高频引弧及保护气体提前和滞后功能。

焊接前宜采用酒精或丙酮等溶剂对焊接坡及其有热影响的相邻区域进行清洗。

当可以进行双面焊接时，最后一层焊缝宜安排在介质侧。

钨极氩弧焊时宜选用直径不大于2.5mm的焊丝，焊条电弧焊时宜选用直径为2.5mm〜3.2mm的焊条。

压力管道和耐腐蚀部件
异种材料焊接时宜选用镍基等焊丝。

压力管道和耐强腐蚀介质部件焊接时，应采取小线能量焊接，焊层厚度不宜大于焊条（丝）直径。

焊接宜采用多层多道焊，焊接过程中采用红外测温仪或其他测量器具测量层间温度，层间温度应控制在150°C以下。

当用水冷却时，宜采用纯净水。

钨极氩弧焊封底及次层的填充焊接，应采取背面充惰性保护气体或其他防止焊接区域与空气直接接触的措施。

当焊接小径管采用充惰性气体保护时，宜采用整根管子内部充气的方式。

不锈钢焊缝表面色泽不应出现灰色和黑色。

单一奥氏体钢焊缝金属的金相组织中不得有5铁素体存在。

奥氏体不锈钢的制备一、概述奥氏体不锈钢是一种具有高强度、耐腐蚀性能的不锈钢材料，广泛应用于航空、航天、化工、医疗等领域。

其制备方法主要包括冷加工和热加工两种方式，本文将从这两个方面分别进行讲解。

二、冷加工制备奥氏体不锈钢1. 原材料准备制备奥氏体不锈钢的原材料主要包括铁素体不锈钢和镍基合金。

其中，铁素体不锈钢的成分应尽可能地含有Cr、Ni等元素，以便在后续的处理过程中形成较多的奥氏体组织。

镍基合金则是为了提高材料的耐腐蚀性能。

2. 冷轧加工将铁素体不锈钢和镍基合金进行混合后，在室温下进行冷轧加工。

通过多次冷轧，可以使原本的铁素体组织逐渐转变为奥氏体组织，并且在过程中还可以控制其晶粒大小和均匀性。

3. 热处理经过冷轧加工后，材料中已经形成了一定比例的奥氏体组织，但其含量仍然较低。

因此，需要进行热处理来促进奥氏体的形成。

具体操作包括将材料加热至800℃左右，并保持一定时间，然后迅速冷却至室温。

这样可以使奥氏体组织进一步增加，并且在晶界处形成较为均匀的沉淀物。

三、热加工制备奥氏体不锈钢1. 原材料准备与冷加工制备相似，原材料也是由铁素体不锈钢和镍基合金组成。

不同的是，在热加工制备过程中，需要将原材料预先加热到一定温度。

2. 热轧加工将预先加热后的原材料进行热轧加工，通常温度在1000℃以上。

这样可以使原本的铁素体组织逐渐转变为奥氏体组织，并且在过程中还可以控制其晶粒大小和均匀性。

3. 精整处理经过热轧加工后，虽然材料中已经形成了一定比例的奥氏体组织，但其含量仍然较低。

因此，需要进行精整处理来进一步促进奥氏体的形成。

具体操作包括将材料加热至800℃左右，并保持一定时间，然后迅速冷却至室温。

这样可以使奥氏体组织进一步增加，并且在晶界处形成较为均匀的沉淀物。

四、总结奥氏体不锈钢是一种重要的材料，在航空、航天、化工、医疗等领域有着广泛的应用。

其制备方法主要包括冷加工和热加工两种方式，其中冷加工需要进行多次轧制和热处理，而热加工则需要进行预热、热轧和精整处理。

304不锈钢和镍基合金电导率
304不锈钢和镍基合金是两种在工业和日常生活中广泛应用的材料。

它们具有优良的抗腐蚀性和高温性能，因此被广泛用于制造各种设备和器具。

在这两种材料中，电导率是一个重要的性能指标。

304不锈钢是一种奥氏体不锈钢，具有良好的耐腐蚀性和焊接性能。

其电导率一般在20℃时约为2.0×10^6 S/m。

镍基合金是一种以镍为主要成分的合金，具有出色的耐磨性和耐腐蚀性。

镍基合金的电导率在20℃时约为
1.0×10^6 S/m。

从电导率上看，304不锈钢的电导率高于镍基合金。

这意味着在相同条件下，304不锈钢的导电性能更好。

然而，实际应用中，电导率并非唯一需要考虑的因素。

其他如强度、硬度、耐腐蚀性等性能指标同样重要。

在选择304不锈钢和镍基合金时，应根据实际应用需求和预算综合考虑。

例如，在要求高导电性能和良好耐腐蚀性的场合，304不锈钢是更好的选择。

而在高温环境和磨损环境下，镍基合金的优异耐磨性和耐腐蚀性使其更具优势。

总之，304不锈钢和镍基合金的电导率在实际应用中具有重要意义。

在选择材料时，应综合考虑各种性能指标，以确保材料能满足特定应用场景的需求。

一级造价工程师考试《建设工程技术与计量（安装工程）》历年真题及答案（5）单选题(共55题)1.【单选题】电力电缆型号很多，电缆型号为：NH－VV22（3×25＋1×16）表示的是（）。

A、铜芯、聚氯乙烯绝缘和护套、双钢带铠装、三芯25mm2、一芯16mm2耐火电力电缆B、铜芯、聚氯乙烯绝缘和护套、钢带铠装、三芯25mm2、一芯16mm2阻燃电力电缆C、铜芯、聚乙烯绝缘和护套、双钢带铠装、三芯25mm2、一芯16mm2耐火电力电缆D、铜芯、聚乙烯绝缘和护套、钢带铠装、三芯25mm2、一芯16mm2阻燃电力电缆正确答案：A2.【单选题】忌油管道用蒸汽吹扫脱脂，脱脂后进行脱脂质量检验，当采用间接法进行检验时，用到的是（）。

A、白布B、白滤纸C、白靶板D、纯樟脑正确答案：D3.【电气和自动化控制工程】在管道中不设任何节流元件，因此可以测量各种黏度的导电液体，特别适合测量含有各种纤维和固体污物的液体，此外对腐蚀性液体也适用的是（）。

A、电磁流量传感器B、光纤式涡轮传感器C、转子流量计D、容积式流量传感器正确答案：A4.【单选题】某种钢材含碳量小于0.8%，其所含的硫、磷及非金属夹杂物较少，塑性和韧性较高，广泛应用于机械制造。

当含碳量较高时，具有较高的强度和硬度，主要制造弹簧和耐磨零件。

此种钢材为（）。

A、普通碳素结构钢B、优质碳素结构钢C、普通低合金钢D、优质低合金钢正确答案：B5.【电气和自动化控制工程】关于BIM的说法错误的是（）。

过期考点A、能反映三维几何形状信息B、能反映建筑构件的材料、重量、价格C、能对建筑物进行节能模拟、热能传导模拟D、不能对施工和造价进行模拟正确答案：D6.【单选题】依据《建筑电气工程施工质量验收规范》（GB50303-2015），电气导管在无保温措施的热水管道上面平行敷设时，导管与热水管间的最小距离应为（）。

A、200mmB、300mmC、400mmD、500mm正确答案：B7.【管道和设备工程】壁厚大于3mm的不锈钢管焊接时，应采用的焊接方式为（）。