CN104646801A - Gh984g高温镍铁基合金焊接工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种GH984G高温镍铁基合金焊接工艺，其特征在于：对固溶+时效态供货的GH984G时效硬化高温镍铁基合金进行固溶处理或直接要求钢厂固溶态供货；选用50Ni-25Cr-20Co-Al-Ti-Nb高温镍基合金条状焊丝或选用50Ni-25Cr-20Co-Al-Ti-Nb高温镍基合金盘状焊丝；采用手工氩弧焊或热丝机械氩弧焊进行焊接。GH2984为舰船锅炉过热器材料，舰船锅炉过热器采用的是胀接式过热器的制作方式，该技术无法用于电站锅炉。本发明解决了胀接技术无法用于电站锅炉的问题，解决了GH984G无专用焊接材料和无焊接工艺的技术难题。

Description

GH984G高温镍铁基合金焊接工艺
技术领域
本发明涉及一种700℃先进超超临界锅炉用候选时效硬化高温镍铁基合金GH984G的焊接工艺。
背景技术
GH984G合金是在我国自主开发的舰船锅炉过热器材料GH2984基础上发展的一种镍铁基高温合金，该合金的主要合金成分为21Cr-20Fe-50Ni，字母GH的含义为高温合金，字母G的含义为改进。
1969年8月4日，中国科学院金属研究所开始研制一种适合我国高参数舰船主锅炉过热器管，该高温合金管按年、月、日的最后三个数字取名984，为了与国标命名一致，后正式定名为GH2984。1992年“GH2984舰船用锅炉过热器高温管材合金”获中国科学院科技进步奖一等奖，1998年起批量用于先进舰船主锅炉过热器管，已通过10余年实际使用考核无问题，其主要性能与美国特殊金属公司2003年正式公布的镍基合金Inconel 740合金处于同一水平，而价格要便宜得多，但由于合金中铁含量大于32％，其长期时效过程中有σ相析出，存在一定的组织稳定性问题。
GH984G改进型合金通过在GH2984合金基础上，添加晶界强化元素、增加强化元素Al含量、适当增加Cr含量、降低Fe含量的措施，整体性能得到大幅提升，持久寿命成倍增加，热稳定性增强，抗氧化腐蚀性能提高。GH984G合金保持了GH2984合金热加工性能好的优点。同时，与国外类似高蒸汽参数过热器管材合金比较，GH984G合金中不含Co，而Inconel 740、Inconel 617和Nimonic263等合金都含有12％～21％Co。而且GH984G合金含Fe达20％，相应Ni含量减少，具有低成本优势，其他合金中Fe均为杂质元素(≤2)，合金的成分特点将带来十分可观的经济效益，但由于GH2984为舰船锅炉过热器材料，舰船锅炉过热器采用的是胀接式过热器的制作方式，故GH2984和GH984G目前还没有开发专用的焊接材料，也没有该高温镍铁基合金的焊接工艺。因此开发GH984G高温镍铁基合金的焊接工艺对解决同类高温镍铁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700℃先进超超临界锅炉用候选高温镍铁基合金GH984G无专用焊接材料，无焊接工艺的难题，为700℃先进超超临界锅炉用候选高温镍铁基合金GH984G的焊接提供一种新的方法。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种GH984G高温镍基合金焊接工艺，其特征在于：
材料要求：对固溶+时效态供货的GH984G时效硬化高温镍铁基合金进行固溶处理或直接要求钢厂固溶态供货；
焊前准备：制备坡口；
焊接材料准备：选用50Ni-25Cr-20Co-Al-Ti-Nb高温镍基合金条状焊丝或选用50Ni-25Cr-20Co-Al-Ti-Nb高温镍基合金盘状焊丝；
焊接中：采用手工氩弧焊或热丝机械氩弧焊进行焊接；
焊后热处理：GH984G时效硬化高温镍铁基合金焊后进行750℃至少4小时的热处理。
优选地，焊接材料准备时，选用Φ2.4的50Ni-25Cr-20Co-Al-Ti-Nb高温镍基合金条状焊丝或选用Φ1.0的50Ni-25Cr-20Co-Al-Ti-Nb高温镍基合金盘状焊丝。
优选地，手工氩弧焊或热丝机械氩弧焊时焊接工艺包括：
管子外壁保护气体采用75％Ar+25％He进行保护，外壁保护气体流量为10～25L/min，管子内壁或背面保护气体采用100％Ar进行背面保护，背面保护气体流量为5～10L/min，氩气纯度在99.95％以上；
焊接时的焊接规范参数：采用手工氩弧焊时，电流110～120A，电压12～14V，不预热；采用热丝机械氩弧焊时，电流220～250A，热丝电流30～60A，电压10～12V，不预热；
采用摆动焊的焊接方法，施焊过程中控制层间温度小于等于120℃，每道焊缝焊后注意观察保护是否良好，一旦发现焊缝表面被氧化，应用机械方法去处表面氧化层。
GH2984为舰船锅炉过热器材料，舰船锅炉过热器采用的是胀接式过热器的制作方式，该技术无法用于电站锅炉。本发明解决了胀接技术无法用于电站锅炉的问题，解决了GH984G无专用焊接材料和无焊接工艺的技术难题。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例作详细说明如下。
本发明提供了一种GH984G高温镍铁基合金焊接工艺，包括：
1.材料要求：对固溶+时效态供货的GH984G时效硬化高温镍铁基合金进行固溶处理或直接要求钢厂固溶态供货，使得GH984G时效硬化高温镍铁基合金在固溶态进行焊接。
2.焊前准备：①制备坡口，并对坡口及其内外壁两侧用丙桐进行清理；②将两根需焊接的管子进行对口装配；
3.采用手工氩弧焊(GTAW)或热丝机械氩弧焊(GTAW(HW))进行焊接，选用Φ2.4的50Ni-25Cr-20Co-Al-Ti-Nb高温镍基合金条状焊丝(GTAW)或选用Φ1.0的50Ni-25Cr-20Co-Al-Ti-Nb高温镍基合金盘状焊丝：手工氩弧焊(GTAW)或热丝机械氩弧焊(GTAW(HW))时焊接工艺如下：
①管子外壁保护气体采用75％Ar+25％He进行保护，外壁保护气体流量为10～25L/min，管子内壁(背面)保护气体采用100％Ar进行背面保护，背面保护气体流量为5～10L/min，氩气纯度在99.95％以上；
②焊接时的焊接规范参数见表1
表1GH984G焊接工艺参数
焊接方法 电流(A) 热丝电流(A) 电压(V) 预热温度(℃)
GTAW 110～120 12～14 不预热
GTAW(HW) 220～250 30～60 10～12 不预热
③采用摆动焊的焊接方法，施焊过程中控制层间温度小于等于120℃，每道焊缝焊后注意观察保护是否良好，一旦发现焊缝表面被氧化，应用机械方法去处表面氧化层；
4.焊后热处理：GH984G时效硬化高温镍铁基合金焊后采用750℃至少4小时的时效化焊后热处理。

Claims (3)

1.一种GH984G高温镍铁基合金焊接工艺，其特征在于：
材料要求：对固溶+时效态供货的GH984G时效硬化高温镍铁基合金进行固溶处理或直接要求钢厂固溶态供货；
焊前准备：制备坡口；
焊接材料准备：选用50Ni-25Cr-20Co-Al-Ti-Nb高温镍基合金条状焊丝或选用50Ni-25Cr-20Co-Al-Ti-Nb高温镍基合金盘状焊丝；
焊接中：采用手工氩弧焊或热丝机械氩弧焊进行焊接；
焊后热处理：GH984G时效硬化高温镍铁基合金焊后进行750℃至少4小时的热处理。
2.如权利要求1所述的一种GH984G高温镍铁基合金焊接工艺，其特征在于：焊接材料准备时，选用Ф2.4的50Ni-25Cr-20Co-Al-Ti-Nb高温镍基合金条状焊丝或选用Ф1.0的50Ni-25Cr-20Co-Al-Ti-Nb高温镍基合金盘状焊丝。
3.如权利要求1所述的一种GH984G高温镍铁基合金焊接工艺，其特征在于：手工氩弧焊或热丝机械氩弧焊时焊接工艺包括：
管子外壁保护气体采用75％Ar+25％He进行保护，外壁保护气体流量为10～25L/min，管子内壁或背面保护气体采用100％Ar进行背面保护，背面保护气体流量为5～10L/min，氩气纯度在99.95％以上；
焊接时的焊接规范参数：采用手工氩弧焊时，电流110～120A，电压12～14V，不预热；采用热丝机械氩弧焊时，电流220～250A，热丝电流30～60A，电压10～12V，不预热；
采用摆动焊的焊接方法，施焊过程中控制层间温度小于等于120℃，每道焊缝焊后注意观察保护是否良好，一旦发现焊缝表面被氧化，应用机械方法去处表面氧化层。
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