Inconel 740H合金的焊接方法技术

本发明专利技术公开Inconel 740H合金的焊接方法，使用匹配焊丝进行焊接，焊接接头应采用V型坡口，采用具有自动化GTAW焊接功能的焊接设备，自动GTAW焊接740H合金，焊接电流为110—130A，焊接电压为10—12V，焊接速度为60‑70mm/min，层间温度≤100℃，焊后热处理恒温温度为800℃。本发明专利技术的方法可以保证获得的Inconel 740H同种合金焊接接头性能，克服了由于Inconel 740H合金熔融态流动性差，易产生气孔、裂纹等焊接缺陷的技术问题。

Welding method of Inconel 740h alloy

【技术实现步骤摘要】
Inconel740H合金的焊接方法
本专利技术属于焊接
，更加具体地说，涉及一种用于Inconel740H合金的自动焊接方法。
技术介绍
随着电站锅炉向高参数、大容量、低成本、高效率方向发展，许多国家均在开展700℃先进超超临界机组。我国于2010年7月正式启动了700℃的发电技术研究。材料Inconel740H(以下简称为740H)是700℃超超临界锅炉过热器的重要备选材料。该合金是美国SMC公司在Inconel740基础上发展的一种新的改型合金。740H合金具有特殊的物理性能，如流动性差、黏性较大以及对杂质敏感性大等，易产生气孔、裂纹，所以对焊接工艺要求较高，制约了先进超超临界锅炉的发展。为了加快推进740H合金在锅炉产品中的应用，迫切要求我国相关技术人员掌握该材料焊接工艺以及焊接接头的性能。目前国内对740H合金焊接接头的力学性能研究较少，急需对该合金的焊接及热处理关键工艺进行技术改进和创新。GTAW(GasTungstenArcWelding)又叫钨极惰性气体保护焊，是一种焊接工艺，该工艺具有可精确的控制热输入、焊接过程受氩气保护不产生氧化等特点，可以生产出高品质的焊接接头。自动化GTAW焊接相比于手动焊接具有生产效率高、焊接质量高而且稳定、改善劳动条件，降低劳动强度等优点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种Inconel740H合金的焊接方法。由于Inconel740H合金熔融态流动性差，易产生气孔、裂纹等焊接缺陷，对焊接工艺要求较高，本方法通过自动化GTAW焊接技术克服了上述难题，并给出了Inconel740H同种合金焊接关键的工艺参数及接头性能。本专利技术的技术目的通过下述技术方案予以实现：Inconel740H合金的焊接方法，按照下述步骤进行Inconel740H同种合金之间的焊接：采用对Inconel740H研发的牌号为BYH-1的焊丝，如下表所示焊丝的化学成分(wt％)：C0.045％、Mn0.002％、P0.015％、S0.007％、Si0.14％、Al1.5％、Cr26.7％、Mo0.03％、Nb1.2％、Ni48％、W0.03％、Ti1.3％、Cu0.031％、Co21％。Inconel740H合金工件应制备成满足附图要求的坡口结构，焊件厚度为t，坡口角度α为30～35°，钝边高度b为0.5～1.5mm，对口间隙c为0.5-1.5mm。.进行GTAW自动焊接，GTAW自动焊接过程采用多层多道焊接方法，每层的焊接厚度为1.5mm，焊接宽度覆盖整个坡口，每层焊接参数相同如下：电流110-130A，电压10-12V，焊接速度60-70mm/min，电流种类为直流正接，层间温度≤100℃，电弧保护的保护气体为体积百分数70—80％％的氩气和20—30％的氦气，气体流量为10—20L/min；根部保护的保护气体为100％的氩气，气体流量为10～20L/min。焊接完毕待工件冷却到室温20—25摄氏度后，升温进行热处理，即以每分钟1—5摄氏度的速度升温至800±20摄氏度并保温至少4小时，然后以每分钟1—5摄氏度的速度降温至室温20—25摄氏度。整个热处理过程采用空气中进行，并可采用电阻加热的方法进行焊后热处理。在上述技术方案中，焊材规格为Φ1.0mm。在上述技术方案中，坡口角度α为30～32°，钝边高度b为0.6～1.2mm，对口间隙c为0.6-1.2mm。在上述技术方案中，每层焊接参数相同如下：电流120-130A，电压10-12V，焊接速度65-70mm/min，电流种类为直流正接，层间温度≤100℃。在上述技术方案中，电弧保护的保护气体为体积百分数75—80％％的氩气和20—25％的氦气，气体流量为15—20L/min；根部保护的保护气体为100％的氩气，气体流量为10～15L/min。在上述技术方案中，以每分钟1—5摄氏度的速度升温至800±20摄氏度并保温4—8小时。本方法提出的关键焊接工艺参数包括焊丝化学成分、坡口型式、焊接电流、焊接电压、焊接速度、层间温度以及焊后热处理恒温温度。本方法可以保证获得的Inconel740H同种合金焊接接头性能主要包括金相组织、室温和高温屈服强度和抗拉强度以及室温下比冲击功，其中焊缝为奥氏体，热影响区存在大量孪晶；室温下屈服强度为820—840MPa，室温下比冲击功为22—30J，室温下抗拉强度为1100—1140MPa，700摄氏度下抗拉强度为910—940MPa。附图说明图1是本专利技术中740H合金自动GTAW焊接接头的焊缝(左)与热影响区(右)的金相组织照片。图2是本专利技术中采用的坡口结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。采用北京北冶功能材料股份有限公司针对Inconel740H研发的牌号为BYH-1的焊丝，如下表所示焊丝的化学成分(wt％)CMnPSSiAlCrMoNbNiWTiCuCo0.0450.0020.0150.0070.141.526.70.031.2480.031.30.03121Inconel740H合金工件应制备成满足附图要求的坡口结构，焊件厚度为t，坡口角度α为30°，钝边高度b为1.0mm，对口间隙c为1.0mm。采用相同Inconel740H合金工件进行GTAW自动焊接，GTAW自动焊接过程采用多层多道焊接方法，每层的焊接厚度为1.5mm，焊接宽度覆盖整个坡口，每层焊接参数相同，详见下表。GTAW自动焊接740H合金主要焊接参数(一)GTAW自动焊接740H合金主要焊接参数(二)焊接完毕待工件冷却到室温20—25摄氏度后，升温进行热处理，即以每分钟5摄氏度的速度升温至800±20摄氏度并保温4小时，然后以每分钟5摄氏度的速度降温至室温20-25摄氏度。整个热处理过程采用空气，并可采用电阻加热的方法进行焊后热处理。在完成焊接和热处理之后，进行有关性能测试如下。(1)金相：沿垂直于焊接方向获取金相试样，采用腐蚀液的组成为1gFeCl3+10mlHCl(10wt％氯化氢水溶液)+20mlH2O，腐蚀时间30s，使用OLYMPUSGX51型号光学金相显微镜对试样进行观察。金相组织见图1，焊缝为奥氏体，热影响区存在大量孪晶。(2)拉伸：焊接接头经焊后热处理和无损检测合格后，按照GB/T2651-2008《焊接接头拉伸试验法》和DL/T868-2004《焊接工艺评定规程》加工焊接接头拉伸试样，在DDL-300型电子拉伸试验机上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.Inconel 740H合金的焊接方法，其特征在于，采用焊丝进行Inconel 740H同种合金之间的焊接，其中：/n采用焊丝的化学成份(wt％)：C 0.045％、Mn 0.002％、P 0.015％、S 0.007％、Si0.14％、Al 1.5％、Cr 26.7％、Mo 0.03％、Nb 1.2％、Ni 48％、W 0.03％、Ti 1.3％、Cu0.031％、Co 21％；Inconel740H合金的坡口结构，坡口角度α为30～35°，钝边高度b为0.5～1.5mm，对口间隙c为0.5-1.5mm；进行GTAW自动焊接，GTAW自动焊接过程采用多层多道焊接方法，每层的焊接厚度为1.5mm，焊接宽度覆盖整个坡口，每层焊接参数相同如下：电流110-130A，电压10-12V，焊接速度60-70mm/min，电流种类为直流正接，层间温度≤100℃，电弧保护的保护气体为体积百分数70—80％％的氩气和20—30％的氦气，气体流量为10—20L/min；根部保护的保护气体为100％的氩气，气体流量为10～20L/min；焊接完毕待工件冷却到室温20—25摄氏度后，升温进行热处理，即以每分钟1—5摄氏度的速度升温至800±20摄氏度并保温至少4小时，然后以每分钟1—5摄氏度的速度降温至室温20—25摄氏度。/n...

【技术特征摘要】
1.Inconel740H合金的焊接方法，其特征在于，采用焊丝进行Inconel740H同种合金之间的焊接，其中：
采用焊丝的化学成份(wt％)：C0.045％、Mn0.002％、P0.015％、S0.007％、Si0.14％、Al1.5％、Cr26.7％、Mo0.03％、Nb1.2％、Ni48％、W0.03％、Ti1.3％、Cu0.031％、Co21％；Inconel740H合金的坡口结构，坡口角度α为30～35°，钝边高度b为0.5～1.5mm，对口间隙c为0.5-1.5mm；进行GTAW自动焊接，GTAW自动焊接过程采用多层多道焊接方法，每层的焊接厚度为1.5mm，焊接宽度覆盖整个坡口，每层焊接参数相同如下：电流110-130A，电压10-12V，焊接速度60-70mm/min，电流种类为直流正接，层间温度≤100℃，电弧保护的保护气体为体积百分数70—80％％的氩气和20—30％的氦气，气体流量为10—20L/min；根部保护的保护气体为100％的氩气，气体流量为10～20L/min；焊接完毕待工件冷却到室温20—25摄氏度后，升温进行热处理，即以每分钟1—5摄氏度的速度升温至800±20摄氏度并保温至少4小时，然后以每分钟1—5摄氏度的速度降温至室温20—25摄氏度。

【专利技术属性】
技术研发人员：肖德铭，荆洪阳，徐连勇，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12