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国产和进口690镍基合金气保焊丝的实验对比

来源:站高高App  日期:2019-12-27 15:09:08  浏览次数:
本文源自上海核工程研究设计院的谷雨等发表的论文《核电设备用 690镍基合金气体保护焊丝国产化研究》。


690 镍基合金气体保护焊焊丝广泛用于反应堆压力容器、蒸汽发生器以及稳压器等核岛主设备,主要以进口为主,其焊接最大难点是该类焊丝DDC敏感性大。


关于DDC:
DDC即高温失塑裂纹,DDC 是一种发生在固相线以下某一温度区间( 通常为熔点温度的 0.5 到 0.8 倍) 的沿晶裂纹,常规的无损检测方法难于发现,但很容易作为裂纹源,扩展成宏观裂纹,对核设备的安全可靠运行造成危害。
多数观点认为高温条件下变形不均匀及塑性储备不足是 DDC 的主要形成机理,材料高温阶段的变形主要通过晶界的滑移实现。由于变形主要集中在晶界上,所以当塑性变形量超过晶界所能承受的变形量时,就容易出现高温低塑性裂纹。第二相析出物的数量、尺寸以及晶界角度对阻碍晶界滑移、提高材料抗 DDC敏感性具有重要意义。裂纹趋向于在垂直于加载方向的晶界上萌生扩展,晶界取向差增大,则裂纹出现的概率增大。M23C6 析出物可以有效提高晶界强度,减少晶界滑移,并且有助于分散应力集中,降低材料的裂纹敏感性。

该文作者是采用国产WHS690M与美国SMC的Inconel52M进行了对比。
对焊缝的测试包括常温和高温(350℃)力学性能、光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射分析( EBSD) ,并采用Gleeble -3500 热力耦合试验机,进行断裂-应变( STF,strain-to-fracture) 试验。


主要实验结论如下:


① 焊接过程中送丝稳定,焊接工艺性较好;
②室温和高温性能的抗拉强度优秀,达到了进口焊丝的水平,并且在不同焊接电流下,焊缝金属强度波动较小;
③STF 试验表明,WHS690M 焊丝熔敷金属 DDC 敏感性低于进口 Inconel 52M,抗裂纹能力更强;
④与在进口相比,国产焊丝熔敷金属晶粒取向更加有序,在 30°- 60°范围内大角度晶界比例更低,晶间 Cr23 C6 析出物分布更加离散,这也解释了国产焊丝DDC敏感性更低的原因。


主要结论图示:
①从下图可知,STF 试验中,WHS690M 及 Inconel 52M 焊丝大面积堆焊熔敷金属 DDC 临界应变随温度的变化规律相似,最小临界应变出现在 1050 ℃附近,WHS690M 临界最小应变约为 3.2% ,Inconel 52M 临界最小应变约为 2.1% 。 



②与在进口 Inconel 52M 相比,国产化 WHS690M焊丝熔敷金属晶粒取向更加有序,在 30° ~ 60°范围内大角度晶界比例更低,晶间 Cr23 C6 析出物分布更加离散。




 
 
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