镍基合金与奥氏体不锈钢间的焊接
347H奥氏体不锈钢的焊接热裂纹和再热裂纹
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
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
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
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。
不锈钢栏杆的焊接注意事项
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。
镍及其合金与碳钢及不锈钢复合板焊接[1]
![镍及其合金与碳钢及不锈钢复合板焊接[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/5d0c57d6240c844769eaee6a.png)
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
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
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)
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（）。
奥氏体不锈钢 镍基合金
奥氏体不锈钢镍基合金奥氏体不锈钢和镍基合金是两种常见的金属材料，它们在工业生产和制造领域中有着广泛的应用。
下面将对这两种材料进行详细介绍。
奥氏体不锈钢是一种具有良好耐腐蚀性能的不锈钢材料。
它的主要成分是铬、镍和钼等元素，其中铬的含量一般在10%以上。
奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性、耐高温性和耐磨性等特点，因此被广泛应用于化工、石油、医药、食品等领域。
此外，奥氏体不锈钢还具有良好的加工性能和可焊性，可以通过冷加工、热加工和焊接等方式进行加工和制造。
镍基合金是一种含有镍、铬、钼、铁等元素的合金材料。
它具有良好的耐腐蚀性、耐高温性和耐磨性等特点，因此被广泛应用于航空、航天、核工业等领域。
镍基合金可以分为高温合金和耐腐蚀合金两种类型。
高温合金具有良好的高温强度和抗氧化性能，可以在高温环境下长时间使用；耐腐蚀合金具有良好的耐腐蚀性能，可以在酸、碱、盐等腐蚀介质中长时间使用。
奥氏体不锈钢和镍基合金在应用领域和性能特点上存在一定的差异。
奥氏体不锈钢主要应用于化工、石油、医药、食品等领域，具有良好的耐腐蚀性、耐高温性和耐磨性等特点；而镍基合金主要应用于航空、航天、核工业等领域，具有良好的耐腐蚀性、耐高温性和耐磨性等特点。
此外，奥氏体不锈钢具有良好的加工性能和可焊性，可以通过冷加工、热加工和焊接等方式进行加工和制造；而镍基合金具有较高的强度和硬度，加工难度较大，一般需要采用精密铸造、热加工和冷加工等方式进行加工和制造。
总之，奥氏体不锈钢和镍基合金是两种重要的金属材料，它们在不同的应用领域和性能特点上存在一定的差异。
了解它们的特点和应用范围，可以更好地选择和使用这些材料，提高生产效率和产品质量。
奥氏体不锈钢Super304H(A213-S30432)焊接工艺
奥氏体不锈钢 Super304H(A213-S30432 )焊接工艺关键词：Super304H (A213-S30432) ；焊接；裂纹1 Super304H的化学成分及力学性能1.1 Super304H的化学成分Super 304H 钢是一种改良自高碳18Cr-8Ni（TP304H）类不锈钢而开发出的新型奥氏体耐热钢。
与传统的TP304H 类钢种相比，其主要的合金化措施是在材料中加入了大约3%的铜、0.4 %的铌以及少量的氮元素，同时提高了碳的含量范围；其它的微合金化还包括微量的铝和硼元素的加入。
在高温服役条件下，Super 304H钢的显微组织中会析出非常细小并弥散分布于奥氏体基底中的碳化物、碳-氮化物，如M23C6、Nb(C,N)和NbCrN 等。
1.2 Super304H的力学性能这些弥散分布的析出相的共同作用，使材料的力学性能，特别是高温蠕变性能得到了显著的提高。
大量的性能试验表明该钢的组织和力学性能稳定，而且价格便宜，是超超临界锅炉过热器、再热器的首选材料。
表1 列出了Super 304H钢母材金属的成分范围，表2为该钢种的常温拉伸性能和最高硬度，表3 是在475℃~725℃温度范围内材料的最大许用应力。
表1 Super304H的化学成分(Wt%)表2 Super304H钢管的室温力学性能2 Super304H钢的焊接性能分析2.1 晶间腐蚀倾向晶间腐蚀是奥氏体耐热钢一种极其危险的破坏形式。
在碳质量分数高于0.02%的奥氏体不锈钢中，碳与铬能生成碳化物（Cr23C6）。
这些碳化物高温淬火时呈固溶态溶于奥氏体中，铬呈均匀分布，使合金各部分铬质量分数均在钝化所需值，即12%Cr以上。
如果加热到敏化温度范围(500～850 ℃)内，晶界上就会形成敏化组织即晶界上析出的连续的、网状的碳化物（Cr23C6），铬便从晶粒边界的固溶体中分离出来。
该情况下碳化铬和晶粒呈阴极，贫铬区呈阳极，迅速被侵蚀。
SA-213T91与不锈钢1Cr18Ni9Ti异种钢焊接工艺
SA-213T91与不锈钢1Cr18Ni9Ti异种钢焊接工艺摘要：本文主要就T91与1Cr18Ni9Ti采用镍基焊接材料进行焊接工艺和焊接操作方面研究，从而确定镍基焊接材料焊接的可行性。
关键词：T91钢；1Cr18Ni9Ti钢；合金过渡；ERNICr-31 引言随着火电机组朝着大容量、高参数方向发展，对锅炉高温、高压金属部件材质的要求越来越高。
火力发电机组由于各个部位的工作温度不同，相应的使用了不同化学成分和组织结构的钢材，因此必然会遇到异种钢的焊接问题。
如:TP347H 与T91钢焊接、T91与1Cr18Ni9Ti钢奥氏体钢与马氏体耐热钢焊接。
主要分布在锅炉过热器、再热器、主蒸汽管道的管座与与热电偶保护套管需进行对接焊。
这2 种性能差异较大的材料相互焊接, 不可避免地存在高温高压长期运行状态, 异种金属接头过早失效的问题。
如何把握焊接工艺, 延长其接头的使用寿命, 是需要研究解决的技术难题。
文中主要分析马氏体耐热钢(T91)与奥氏体钢(1Cr18Ni9Ti)的化学物理性能, 提出该异种钢接头的焊接方法、焊接材料、热处理及焊接工艺要点。
2 SA-213T91钢和1Cr18Ni9Ti钢的性能、化学成分2.1 T91钢化学成分和焊接性能特点T91钢是一种改进的9CrlMo钢，是由美国国家橡树岭实验室和美国燃烧工程公司冶金材料实验室合作研制的，是在9CrlMo钢的基础上降低含碳量，添加微量Nb、V合金比，并对含N量加以控制得到的。
T91钢具有良好的冲击性能，高温持久强度、高温蠕变强度优异。
T91属调质状态下使用的回火马氏体钢，组织结构为马氏体加部分铁素体，在高温环境下具有较好的组织稳定性、高温持久强度、高温蠕变强度。
SA-213T91标准的化学成分如表1所示。
根据经验知道，T91钢具有较大的淬硬倾向，焊接性差，焊接时需要采取较高的温度预热和严格的工艺措施，才能防止冷裂纹的产生。
所以，焊接时要选择合理的焊接工艺参数和适当的焊前预热温度，同时避免强制对口，减少拘束应力，控制焊缝中的氢含量，避免冷裂及脆化出现。
镍基合金在碳钢与不锈钢焊接中的应用分析
镍基合金在碳钢与不锈钢焊接中的应用分析发布时间：2022-08-12T08:06:02.262Z 来源：《中国建设信息化》2022年第4月7期作者：孙增军[导读] 碳钢与不锈钢焊接在化工以及电力生产行业中被广泛使用，由于以上两种材料焊接性十分复杂，实际进行焊接操作时极易产生各种问题或者缺陷。
本文通过介绍金属焊缝稀释、孙增军中国石油天燃气第七建设有限公司装备制造分公司青岛市胶州市 266300摘要：碳钢与不锈钢焊接在化工以及电力生产行业中被广泛使用，由于以上两种材料焊接性十分复杂，实际进行焊接操作时极易产生各种问题或者缺陷。
本文通过介绍金属焊缝稀释、碳扩散、过渡层、焊接接头残余应力等方面阐述焊接工艺分析，以此作为基础条件，总结出镍基合金在碳钢与不锈钢焊接中的应用。
关键词：焊接工艺；镍基合金；不锈钢；焊接裂缝在电力运转和石油化工生产行业中，镍基合金焊接使用越来越广泛，因此对于此种材料焊接技术的应用水平提出了更高要求，在实际生产与焊接技术应用过程中，碳钢与不锈钢焊接成为了常见焊接模式，但是两种材料的物质成分以及化学性能明显不同，焊接性能也十分复杂，如果操作不当极易产生问题和不足。
为此技术人员应严格按照焊接标准选择适合的焊接技术和材料，才能从根本上保证碳钢与不锈钢焊接质量。
1焊接工艺分析1.1金属焊缝稀释在碳钢与不锈钢焊接过程中，镍基合金物质金属成分主要由填充金属成分、母材构成成分以及金属材料溶解构成，因此实际进行技术焊接时，金属母材会溶解在填充金属材质中并且进行得到有效稀释。
而金属进行焊接处理时，离融合区域越近，基础稀释效率则越高，铬、镍等金属元素的质量水平系数则越低。
如果过度稀释，金属焊接裂缝形成具有脆性的马氏体组织。
1.2碳扩散镍基合金在碳钢与不锈钢焊接过程中，焊接连接接头经过热处理之后或者在高温运转条件下，镍基合金熔合线钢材一侧的碳物质会通过奥氏体钢进行扩散和转移，最终在钢材中形成脱碳层，但是镍基合金焊接处理过程中，对于连接端头的高温工作性能具有一定影响，所以对材料高温持久强度十分不利[1]。
不同材质的焊接
不同的材料之间焊接一般来讲就是异种钢的焊接1 异种钢的种类异种钢的焊接种类很多，归纳起来主要有低碳钢与低合金钢之间的焊接，如20#钢与16Mn钢相焊；两种不同的低合金钢之间的焊接，如16Mn钢与15CrMo钢相焊；低碳钢与奥氏体不锈钢之间的焊接，如20#钢与SUS304钢相焊；低合金钢与奥氏体不锈钢之间的焊接，如16Mn钢与SUS304钢相焊；奥氏体不锈钢与镍基合金之间的焊接如SUS304钢与Inconel600钢相焊，等等。
2 异种钢焊接接头的特性异种钢焊接接头化学成分、金属组织和机械性能的不均匀性以及线膨胀系数相差较大，使异种钢接头在使用中产生附加应力，这些因素对焊接方法、焊接材料、预热和热处理规范、接头形式的选择以及设备运行的可靠性，都有显著的影响。
异种钢焊接时，焊缝金属与母材热影响区之间的界面没有一条截然的界线，它们之间存在着熔合区，即焊缝中的未混合区和母材中的半熔化区。
其成分和性能都与焊缝或母材不同，形成了化学成分的过渡层，如碳钢与不锈钢相焊时接头中形成的脱碳层和增碳层。
过渡层的成分和性能对接头的性能有着重要的影响，故在选择焊接材料和焊接工艺时，不仅要考虑焊缝金属的成分和性能，同时也要考虑过渡层的成分和性能。
焊缝金属与母材金属化学成分差别愈大愈不容易充分混合，则过渡层愈明显；熔合比或稀释率愈高时，过渡层也愈明显；熔合区金属液态存在的时间愈长或液体金属流动性愈好，则愈易于混合均匀，过渡层也有所减小。
因此，可以通过某些工艺措施对过渡层进行适当控制。
3 焊接方法的选择选择焊接方法时，既要保证焊接接头的质量要求，又要尽可能考虑效率和经济。
通常焊接方法不同，直接影响熔合区过渡层的熔合比，从而影响到焊接接头的性能。
表1几种常用焊接方法的熔合比范围焊接方法熔合比（%）酸性焊条手弧焊 15~25碱性焊条手弧焊 20~30钨极氩弧焊 10~100埋弧焊 30~60熔化极气体保护焊 20~30由于一些装置的高温、高压、腐蚀性强等特点，大多数异种钢焊接接头主要考虑接头的晶间腐蚀、应力腐蚀、高温氧化和高温蠕变性能等，要求焊接接头中熔合区成分要稳定、过渡层要不明显，所以采用熔合比小而操作方便的手弧焊就可以了，但在氢工况下的异种钢接头，特别是低合金钢（如16Mn钢）与奥氏体钢（如SUS304）相焊的异种接头，还必须考虑氢腐蚀问题。
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收稿日期：2011- 07- 19 作者简介：宋昌鹏（1983—），男，辽宁大连人，助理工程师，研究方向：压力容器焊接与制造工艺。
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Equipment Manufactring Technology No.10，2011
晶界间形成一层液态薄膜，在焊接应力的作用下形 成晶间裂纹。
表 6 化学成分（质量分数 %）
在焊接过程中 Si 和 O 等形成复杂的硅酸盐，在
元素 分数
Ni+Co
C
Mn Fe
S
Si Cu Cr Al Ti Mo
晶界间形成一层脆的硅酸盐薄膜，在焊缝金属凝固 Inconel 625 ≥58 ≤0.1 ≤0.5 ≤5 ≤0.015 ≤0.5 ≤0.5 20~23 ≤0.4 ≤0.4 8~10
1.1 热裂纹问题 奥氏体不锈钢的物理特性，是导热系数小、线膨
胀系数大，因此奥氏体不锈钢具有较高的热裂纹敏 感性，在焊缝及靠近焊缝区都有产生热裂纹的可能。 热裂纹通常可分为凝固裂纹、液化裂纹和高温失塑 裂纹 3 大类。由于裂纹均在焊接过程中的高温区发 生，所以又称高温裂纹。凝固裂纹主要发生在焊缝 区，最常见的弧坑裂纹就是凝固裂纹。液化裂纹多出 现在靠近熔合线的近缝区。在多层多道焊缝中，层道 间也有可能出现液化裂纹。对于高温失塑裂纹，通常 发生在焊缝金属凝固结晶完了的高温区。
2.2 热裂纹问题 Incoloy 825 焊接时同样有焊接热裂纹的倾向。其
产生热裂纹的原因，有冶金因素和工艺因素，其中以 冶金因素为主。Incoloy 825 合金焊接时，由于 S、Si 等 杂质在焊缝金属中偏析，S 和 Ni 形成 Ni—NiS 低熔 点共晶。在焊缝金属凝固过程中，这种低熔点共晶在
表 5 INCOLOY825 力学性能
如上所述和结合实际生产，采用手工钨极氩弧 焊 + 手工电焊结合的方式进行焊接。
项目 抗拉强度 R（m MPa） 断后伸长20~180
3.2 焊接材料的选择 焊丝选用 Inconel 625 （ERNiCrMo- 6）Φ2.0 mm，
（2）收弧时要及时填满弧坑，待弧坑冷却再切断 保护气；
（3）打底焊和每道焊缝焊完之后均 PT 渗透检 测，合格后清除干净再焊；层间用不锈钢丝刷和砂轮 清除表面氧化物和残渣，并用丙酮清洗干净再焊；
（4）层间各焊道起弧点应错开 50 mm 以上，层 间温度控制在 100 ℃以下。
4 结束语
针对镍基耐蚀合金的焊接和奥氏体不锈钢焊接 都具有热裂纹的倾向，通过选择适当的焊接方法，严 格控制杂质的影响、焊接线能量、层间温度等工艺措 施，有效防止了焊接热裂纹的产生，得到符合使用性 能要求的焊接接头，保证了筒体（S30403）和膨胀节 （Incoloy 825）的焊接品质，满足了用户的需要。
度比铁素体低，而含 Ni 量越高，S 和 P 的溶解度越 接，都具有热裂纹的倾向，所以它们之间的焊接要避
小，焊缝中可能出现含 S、P 量高的低熔点共晶，这些 免产生热裂纹。
低熔点杂质富集于奥氏体晶界，在枝晶间形成液态
由于镍基合金与奥氏体不锈钢，都容易由于过
薄膜，增大热裂纹的倾向。而 S30403 含 Ni 量较高， 热而产生热裂纹，再加上此设备中做为膨胀节的镍
元素
Ni C Mn Fe S Si Cu Cr Al Ti Mo
质量分数 42.0 0.03 0.5 30.4 0.02 0.2 2.2 21.5 0.1 0.9 3.0
磨困难，不易发现焊缝缺陷。只能采取碳弧气刨背面 清根，但碳弧气刨清根时，不可避免存在气刨坡口处 的渗碳，渗碳处会形成一层含碳量较高硬脆的碳化 铁，易产生焊接气孔和裂纹。而且气刨时的二次加 热，易引起变形，奥氏体不锈钢和镍基合金材料导热 系数小，线膨胀系数大，碳弧气刨使用电流大，热输 入高，使用 Φ 5.0 mm 碳棒时电流约 200 A，远高于焊 条电弧焊的焊接电流。
《装备制造技术》2011 年第 10 期
引起热裂纹，并进行 100 % PT 渗透检测并用丙酮擦 洗干净，确认坡口表面符合要求后再焊接。 3.4 控制层间温度和焊接热输入
为了获得较好的接头“等强性”，应尽量减少接 头过热和组织不均匀性，因此焊接时，尽可能采用小 的热输入，缩短焊缝熔融金属存在的时间，防止热裂 纹的产生，也有利于改善融合品质。例如使用小电 流，降低层间温度，防止焊缝及热影响区晶粒长大， 造成焊接接头韧性下降。 3.5 焊接工艺要点
这种焊丝 Ni 含量高，能保证焊缝高温力学性能。焊 条选用 Inconel 112（ENiCrMo- 5）Φ3.2 mm，此种焊条 适用于 Incoloy 825 与不锈钢间的直流反极性全位置 焊接。焊条烘烤温度为 240~270 ℃，保温 2 h。使用时 放入保温筒内，4 h 内用完。焊丝、焊条化学成分、力 学性能见表 6、表 7。
表 1 设备壳程工作特性
介质 脱盐水
出口工作温度 （℃） 90
进口工作温度 （℃） 152
工作压力 （MPa）
0.88
1 S30403 焊接性分析及对策
S30403 为奥氏体不锈钢，奥氏体不锈钢主要合 金元素为铬和镍，根据需要又含有 Ti、Mo、Mn 等，具 有稳定的奥氏体组织，加热无相变，无铁磁性。奥氏 体不锈钢韧性高，脆性转变温度低，具有良好的耐蚀 性和高温强度、较好的抗氧化性、良好的加工和焊接 性能。S30403 奥氏体不锈钢的化学成分和力学性能 如表 2、表 3 所示。
过程中，或凝固后的高温区，形成高温低塑性裂纹。Inconel 112 ≥58 ≤0.1 ≤1 ≤7 ≤0.02 ≤0.75 ≤0.5 20~23 — 1.0 8~10
因此 S、Si 是 Incoloy 825 合金中最有害的元素。Incoloy 825 合金导热性差，焊接热量不易散，容易出现
表 7 力学性能
出版社，1992. [2] 全国锅炉压力容器标准化技术委员会. 压力容器相关标准
汇编（中卷）[M]. 北京：中国标准出版社，2009. [3] 李世玉，寿比南，等.压力容器设计工程师培训教程[M]. 北
京：新华出版社，2005.
Welding Technology of Incoloy and Austenite
3 镍基合金钢和奥氏体钢间的焊接编制及 实施
3.3 坡口加工 采 用 机 械 方 法 加 工 单 面 30 °坡 口 ，钝 边
3.1 焊接方法的选择 考虑到镍基耐蚀合金的焊接和奥氏体不锈钢焊
0.5~1.0 mm。焊前对坡口及其附近区域进行清理，使 之露出金属光泽，以防油污、杂质等熔进焊缝金属，
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控制 S、P 含量，是提高焊缝抗裂性能的有效办法，使 基合金母材较薄，故不考虑使用焊接线能量较大易
焊缝形成奥氏体 + 铁素体双相组织，可以避免出现 引起过热的埋弧焊。
焊接热裂纹。
如果采取焊条电弧焊施焊配合背面清根的办
法，由于设备规格较大— ——直径 Φ 3 000 mm，不但清
2 Incoloy 825 焊接性分析及对策
SONG Chang- peng，DENG Xiang- zhong，CHEN Gang ( Petrochina Liaoyang Petrochemical Company，Liaoyang Liaoning 111003,China )
Abstract: The weld-ability between nickel-based alloy ( Incoloy 825 ) and austenitic stainless steel ( S30403 ) is analyzed. In order to achieve the weld joints to meet the performance, the appropriate welding methods and welding materials are chosen. The reasonable welding process is prepared to avoid the welding hot-cracking and ensure the welding quality. Key words: welding；hot- cracking；nickel- based alloy；austenitic stainless steel
按照 JB4708- 2000 《钢制压力容器焊接工艺评 定》进行焊接工艺评定。其焊接参数见表 8。
表 8 焊接参数
项目 焊接 焊接电 焊接电 焊接速度 氩气流量（L/min）
方法
层数 流 I(A) 压 U(V) v（注 1） 正面
极性 背面
GTAW 1 100~110 10~15 5~6 10~12 ≥12 正接
中图分类号：TG457
文献标识码：B
文章编号：1672- 545X（2011）10- 0145- 03
某化工机械厂为大连恒力石化一期项目 PTA 工 程制作的冲洗水加热器，壳程主体采用奥氏体不锈 钢 S30403，并带有材质为镍基耐蚀合金 Incoloy 825 的膨胀节。本文介绍了镍基合金钢和奥氏体钢间的 焊接生产的应用。壳程工作特性见表 1
过热，造成晶粒粗大，使晶间夹层增厚，减弱了晶间 结合力，还能使焊缝金属的液固存在时间加长，促进 了热裂纹的形成。
项目 数值 Inconel 625 Inconel 112
抗拉强度 Rm （MPa） ≥724 ≥758
断后伸长率 A （%） 30 30
t
屈服强度（ σ0.2） （MPa） 241.2 413.4
一次结晶的奥氏体组织的焊缝，容易产生热裂 纹，奥氏体组织中有适量的铁素体相，可以提高抗裂 性，因为适量的 δ 相打乱了奥氏体柱状晶的枝晶方 向，阻碍晶粒粗化，与此同时，先析出的 δ 相还能较 高地溶解 S、P、Sn 等杂质，降低了引起热裂纹的低熔 点杂质的聚集，进行提高了抗热裂纹的性能。焊缝金 属中的 δ 相以 3 % ~ 8 % 左右为宜，太多，则引起焊 缝耐腐蚀性能的下降。 1.3 合金元素和杂质的影响