从事高温镍基合金焊接技术要求

由于镍基具有单相组织,焊接时存在与奥氏体不锈钢相类似的问题,在焊接时比较容易出现焊缝气孔,焊接热裂纹,未熔合,变形量过大,咬边等缺陷。在实际生产中经常遇到且危害较大的是焊缝气孔和焊接热裂纹。

焊接热裂纹的防止措施

(1) 选用硫、磷含量较低的镍基合金焊材以防止熔敷金属中低熔点夹杂物的产生。

(2) 焊接坡口及其两侧的污物及氧化层清理干净,防止硫、铅、磷或低熔点杂质混入熔敷金属中。

(3) 焊缝表面应均匀平整。无局部凸凹不平存在,以防止由于局部应力集中而产生裂纹。镍基合金焊缝成形以均匀凸起的自然成形为好。

(4) 收弧时采取多次填弧坑的方法将弧坑均匀填满。氩弧焊收弧时电流衰减时间要长, 并电流衰减至小程度,使收弧处无任何凹陷存在。

(5) 选用的焊接电流、电弧电压和焊接速度适当,即在熔合良好的情况下尽量选用较小的焊接线能量和较低的层间温度,以防止焊缝及热影响区过热而产生热裂纹。

焊条电弧焊通常指手工电弧焊,在镍及其合金的焊接中,主要用来焊接纯镍和固溶强化镍基耐蚀合金,例如(镍合号):200、201、400、R-405、NS315、601、X、G、NS321、NS333、NS336、NS111、NS142、NS143等。而镍基高温合金很少用手工电弧焊进行焊接。在大多数情况下，应选用化学成分与母材类似的焊条，为了稳定电弧，保护熔池免受大气中O和N的污染，焊条药皮常添加Ti、Mn、Nb作脱氧剂，常见的镍及其合金的焊条有：Ni102、Ni112、Ni202、Ni207、Ni307、Ni307A、Ni307B、Ni317、Ni327、Ni337、Ni347、Ni357。

Ni基合金对热裂敏感性高的原因是合金在凝固.时，由低熔点共晶物或低熔点化合物形成的液态膜残留在晶界区，在收缩力的作用下而产生开裂。特别是S,P等元素的低熔点共晶物的熔点与Ni及Fe相比低很多，更是增大了产生热裂的可能性。所以在焊接时为了防止热裂应采取以下措施:①焊接时应采用较小的热输入，对于686合金来说，焊接热输人应不大于8kJ/cm，具体在工艺上要采用小的焊接电流，或在较大焊接电流时采用快的焊接速度，且焊接时不要摆动,以减小电弧热输人;②降低道间温度，加快焊缝的冷却速度。一般道间温度应控制在100℃以下，高的道间温度会导致焊缝及热影响区的过热和奥氏体晶粒的长大，从而影响焊缝的耐腐蚀性能及焊缝的塑性和韧性;③尽可能降低焊缝和焊材中S，P杂质的含量;④焊前清除坡口和焊丝上的油脂和附着污物。

由于工艺方面的原因，铸造成型的高温合金叶片不可避免地会有缩孔、 疏松、裂纹、夹渣、气孔等缺陷， 合格率较低。 而且，即使合格的叶片，在长期恶劣工况条件下也极容易产生裂纹或者腐蚀坑等表面损伤。因此， 研究高温合金叶片的补焊与修复技术，提高叶片的成品率， 延长叶片的使用寿命， 降低其制造成本， 具有的经济效益。

超级合金或合金是540℃ (1000℉)上述高温环境，其主要要求具有抗变形、高表面稳定性。这些抗氧化性能优良，抗蠕变性好。钴基、镍基和铁基合金是三个高温合金中的一个一部分。铁基超合金通常是使用不锈钢技术来锻造。镍基和钴基超合金可以按照其组成或使用进行工艺或锻造。超级合金一般可以锻造、轧制成片或制成不同的形态。将高度合金化的结合起来成铸件。