CN113732562A - 一种压力容器用耐高温耐腐蚀镍基合金焊接材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及镍合金技术领域，尤其涉及一种压力容器用耐高温耐腐蚀镍基合金焊接材料。采用GH3536高温合金焊丝对NO8120合金材质进行焊接过程中，焊缝容易出现气孔和微裂纹，导致焊接不良，焊接接头的力学性能不佳。基于上述问题，本发明提供一种压力容器用耐高温耐腐蚀镍基合金焊接材料，其在GH3536合金焊丝成分的基础上进一步优化，使其在焊接NO8120合金材质的压力容器时，焊缝不容易出现气孔和微裂纹，大大提高了焊接接头的室温力学性能和高温力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及镍合金技术领域，尤其涉及一种压力容器用耐高温耐腐蚀镍基合金焊接材料。
背景技术
多晶硅熔炼提纯用压力容器的材质多使用NO8120合金，压力容器的制造工艺中一般使用GH3536高温合金焊丝对其进行焊接操作。
压力容器的筒体与上下法兰接缝处是受到应力最大的部分，研究发现，使用GH3536高温合金焊丝对NO8120合金材质进行焊接后，对压力容器进行水压试验，检验条件为水压泄露，试验压力PT＝1.25p，取压力0.4MPa，最多只能保证筒体与上下法兰接缝处在1h内不泄露。
经仔细研究发现，GH3536高温合金焊丝对NO8120合金材质进行焊接过程中，焊缝容易出现气孔和微裂纹，进而导致焊接不良，焊接接头的室温力学性能和高温力学性能不佳。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的技术问题是：采用GH3536高温合金焊丝对NO8120合金材质进行焊接过程中，焊缝容易出现气孔和微裂纹，导致焊接不良，焊接接头的力学性能不佳。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提供一种压力容器用耐高温耐腐蚀镍基合金焊接材料，以质量百分含量计，包括以下成分：
具体地，所述的一种压力容器用耐高温耐腐蚀镍基合金焊接材料，其特征在于，以质量百分含量计，包括以下成分：
具体地，所述的一种压力容器用耐高温耐腐蚀镍基合金焊接材料，按照以下步骤制备：
按照以下步骤制备：
(1)合金熔炼：
按照配方量，将原料按照配比投入真空感应炉熔炼，真空度需达到6.5×10-2Pa以上，并浇注成电极棒；
(2)电渣重熔：
采用电渣重熔设备，将步骤(1)所述电极棒的表面打磨处理后作为电极插入熔渣内重熔，停电冷却时间为10-15min，脱锭，冷却至常温，得到合金锭；
(3)热锻开坯：
将步骤(2)所述合金锭放入初始温度≤600℃的加热炉内加热，升温至1160-1180℃，保温50-60min，锻造成合金坯，冷却至常温；
(4)热轧退火：
将步骤(3)所述的合金坯加热至1140-1160℃，热轧成盘圆丝材，冷却至常温；
(5)机械剥壳：
采用机械剥壳设备，将步骤(4)所述的盘圆丝材表面进行机械剥壳处理，去除表面氧化皮，得到光亮盘圆丝材；
(6)拉拔减径：
采用现有的冷拉工艺，将步骤(5)所述的光亮盘圆丝材逐步拉拔减径，直至丝材直径为1.6-2.4mm，保证丝材表面洁净光滑，无毛刺，凹坑，划痕，锐弯，打结，油污和其他杂质等；
(7)矫直切断或精密层绕：
采用矫直切断设备，将步骤(6)所述的丝材矫直切断成长度为860-1000mm的直条，或者采用精密层绕设备，将步骤(6)所述的丝材层绕到焊接材料盘上。
具体地，电渣重熔时，熔渣采用CaF2-Al2O3-CaO渣系，渣系中CaF2的重量百分比为70-80％，Al2O3的重量百分比为17-20％，CaO的重量百分比含量为4-6％。
具体地，矫直切断后焊接材料的线经允许偏差为(+0.1mm，－0.1mm)，精密层绕后焊接材料的线经允许偏差为(+0.01mm，－0.04mm)，松弛直径为600-1000mm，翘距为0-15mm。
本发明的有益效果是：
本发明在GH3536合金焊丝成分的基础上进一步优化，有效改善了镍合金焊丝的焊接性能，使其在焊接NO8120合金材质的压力容器时，焊缝不容易出现气孔和微裂纹，大大提高了压力容器在水压试验中的耐压时长，水压测试压力为0.4MPa时，NO8120合金材质的压力容器焊接后的耐压时长可达2h，取得了较好的技术效果。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明以下实施例的压力容器用耐高温耐腐蚀镍基合金焊接材料，均按照以下步骤制备：
按照以下步骤制备：
(1)合金熔炼：
按照配方量，将原料按照配比投入真空感应炉熔炼，真空度需达到6.5×10-2Pa以上，并浇注成电极棒；
(2)电渣重熔：
采用电渣重熔设备，将步骤(1)所述电极棒的表面打磨处理后作为电极插入熔渣内重熔，停电冷却时间为10-15min，脱锭，冷却至常温，得到合金锭，电渣重熔时，熔渣采用CaF2-Al2O3-CaO渣系，渣系中CaF2的重量百分比为70-80％，Al2O3的重量百分比为17-20％，CaO的重量百分比含量为4-6％；
(3)热锻开坯：
将步骤(2)所述合金锭放入初始温度≤600℃的加热炉内加热，升温至1160-1180℃，保温50-60min，锻造成合金坯，冷却至常温；
(4)热轧退火：
将步骤(3)所述的合金坯加热至1140-1160℃，热轧成盘圆丝材，冷却至常温；
(5)机械剥壳：
采用机械剥壳设备，将步骤(4)所述的盘圆丝材表面进行机械剥壳处理，去除表面氧化皮，得到光亮盘圆丝材；
(6)拉拔减径：
采用现有的冷拉工艺，将步骤(5)所述的光亮盘圆丝材逐步拉拔减径，直至丝材直径为1.6-2.4mm，保证丝材表面洁净光滑，无毛刺，凹坑，划痕，锐弯，打结，油污和其他杂质等；
(7)矫直切断或精密层绕：
采用矫直切断设备，将步骤(6)所述的丝材矫直切断成长度为860-1000mm的直条，或者采用精密层绕设备，将步骤(6)所述的丝材层绕到焊接材料盘上，矫直切断后焊接材料的线经允许偏差为(+0.1mm，－0.1mm)，精密层绕后焊接材料的线经允许偏差为(+0.01mm，－0.04mm)，松弛直径为600-1000mm，翘距为0-15mm。
实施例1
压力容器用耐高温耐腐蚀镍基合金焊接材料，以质量百分含量计，包括以下成分：
实施例2
压力容器用耐高温耐腐蚀镍基合金焊接材料，以质量百分含量计，包括以下成分：
实施例3
压力容器用耐高温耐腐蚀镍基合金焊接材料，其特征在于，以质量百分含量计，包括以下成分：
实施例4
压力容器用耐高温耐腐蚀镍基合金焊接材料，以质量百分含量计，包括以下成分：
实施例5
压力容器用耐高温耐腐蚀镍基合金焊接材料，以质量百分含量计，包括以下成分：
对比例1同实施例1，不同之处在于，对比例1中Si的质量百分含量为1％。
对比例2同实施例1，不同之处在于，对比例2中Si的质量百分含量为0.1％。
对比例3同实施例1，不同之处在于，对比例3中Mn的质量百分含量为1％。
对比例4同实施例1，不同之处在于，对比例4中Mn的质量百分含量为0.1％。
对比例5同实施例1，不同之处在于，对比例5中Cu的质量百分含量为0.5％。
性能测试：
采用实施例1-5以及对比例1-5所获镍合金焊丝对NO8120合金材质进行钨极氩弧焊，按照GB/T2651-2008《焊接接头拉伸试验方法》分别在室温和350℃下对焊接接头进行室温力学性能和高温力学性能测试，测试结果见表1。
表1
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种压力容器用耐高温耐腐蚀镍基合金焊接材料，其特征在于，以质量百分含量计，包括以下成分：
2.根据权利要求1所述的一种压力容器用耐高温耐腐蚀镍基合金焊接材料，其特征在于，以质量百分含量计，包括以下成分：
3.根据权利要求1所述的一种压力容器用耐高温耐腐蚀镍基合金焊接材料，其特征在于，按照以下步骤制备：
按照以下步骤制备：
(1)合金熔炼：
按照配方量，将原料按照配比投入真空感应炉熔炼，真空度需达到6.5×10-2Pa以上，并浇注成电极棒；
(2)电渣重熔：
采用电渣重熔设备，将步骤(1)所述电极棒的表面打磨处理后作为电极插入熔渣内重熔，停电冷却时间为10-15min，脱锭，冷却至常温，得到合金锭；
(3)热锻开坯：
将步骤(2)所述合金锭放入初始温度≤600℃的加热炉内加热，升温至1160-1180℃，保温50-60min，锻造成合金坯，冷却至常温；
(4)热轧退火：
将步骤(3)所述的合金坯加热至1140-1160℃，热轧成盘圆丝材，冷却至常温；
(5)机械剥壳：
采用机械剥壳设备，将步骤(4)所述的盘圆丝材表面进行机械剥壳处理，去除表面氧化皮，得到光亮盘圆丝材；
(6)拉拔减径：
采用现有的冷拉工艺，将步骤(5)所述的光亮盘圆丝材逐步拉拔减径，直至丝材直径为1.6-2.4mm，保证丝材表面洁净光滑，无毛刺，凹坑，划痕，锐弯，打结，油污和其他杂质等；
(7)矫直切断或精密层绕：
采用矫直切断设备，将步骤(6)所述的丝材矫直切断成长度为860-1000mm的直条，或者采用精密层绕设备，将步骤(6)所述的丝材层绕到焊接材料盘上。
4.根据权利要求3所述的一种压力容器用耐高温耐腐蚀镍基合金的制备方法，其特征在于：电渣重熔时，熔渣采用CaF2-Al2O3-CaO渣系，渣系中CaF2的重量百分比为70-80％，Al2O3的重量百分比为17-20％，CaO的重量百分比含量为4-6％。
5.根据权利要求3所述的一种压力容器用耐高温耐腐蚀镍基合金的制备方法，其特征在于：矫直切断后焊接材料的线经允许偏差为(+0.1mm，－0.1mm)，精密层绕后焊接材料的线经允许偏差为(+0.01mm，－0.04mm)，松弛直径为600-1000mm，翘距为0-15mm。
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