镍基合金焊材的应用(1)

出处：按学科分类—工业技术 上海科学技术文献出版社《焊接材料选用手册》第291页（2174字）

1．在核电工业中的应用 核能发电的关键装备是核反应堆压力容器和蒸汽发生器。其中蒸汽发生器的上千根镍基合金换热管要与厚度约为500mm、直径约为4500mm带有镍基合金堆焊层的大型管板焊接。由于这些焊缝常年在纯水的环境下工作，所以如何选用合适的焊材经过了一段漫长的道路。

(1)20世纪50年代到80年代，一般采用INCONEL 600及600T合金材料和INCONEL 82填充金属(67%Ni，20%Cr)以及INCONEL 182焊条(59%Ni，15%Cr)来制作蒸汽发生器。但是，在70年代后期发现，在上述焊缝中出现了晶间应力腐蚀裂纹(IGSCC)，因此转而研究其他镍基焊材。

(2)20世纪80年代，含有30%Cr的INCONEL 690合金被推向市场，SMC公司则开始推广INCONEL 52填充金属(含Cr30%)以及INCONEL 152焊条(含Cr30%)。

(3)20世纪90年代末期，美国海军研究十组在使用30%Cr焊丝时又发现了一种不寻常的开裂。这是一种在焊后产生的冷裂纹，或称为焊后塑性下降开裂(DDP)，在这种开裂的裂口处经常出现有微小的再结晶晶粒。

(4)最近SMC公司推出了一种根本解决IGSCC和DDP开裂的新材料——INCONEL52M焊丝和INCONEL 152M焊条。这是一种含30%Cr以及B和Zr的焊接材料。它除了具有防止IGSCC和DDP开裂的功能外，还具有更强的防止根部开裂能力。

(5)在焊接工艺上，可以采用高效的气保焊，也可采用30mm宽的焊带进行电弧堆焊。在进行电渣堆焊时，SMC公司亦开发了一种专用INCOFLUX E552焊剂，工艺简单，焊道平整。

2．在石油、天然气和海洋石油业的应用 在海洋油气田中，经常可以发现H₂S等对石油设备的腐蚀，对这一问题的最有效的解决方案是在水下钻井各关键部件如泵和阀帽等内壁熔敷镍基合金堆焊层。目前，国外大部分的设备制造厂都采用SMC公司的INCONEL 625镍－铬－钼焊材，这种焊材堆焊层的防腐性能和低稀释率都使客户感到满意。

随后，再着手解决在不同孔径(50～1500mm)的阀门和接管内腔中进行堆焊的难题，为此，焊接设备供应商又开发出一种半自动焊接系统，以适应在不同孔径内的堆焊。堆焊方法可以是冷丝或热丝TIG焊或脉冲喷射MIG焊。脉冲喷射可提供更为平整、更为均匀的焊道。还有一种工艺是采用大口径管内壁堆焊，然后再用高温挤压工艺将大管挤成小管，这样可使较小口径的管子也具有耐腐蚀性能。

3．在火电工业中的应用 为了抑制低氮氧化物(NO_x)的形成，通常采用一种特种燃烧器使煤得不到充分燃烧。但这会带来一个副作用，即由于煤的不完全燃烧而产生H₂S，而H₂S会对锅炉内壁产生严重的腐蚀，其腐蚀率每年可达1．5～2．3mm，为此电厂需要经常停机，对锅炉进行维修。

6年来，SMC公司使用ERNiCrMo－10焊材(即INCONEL 622填充金属)在降低上述腐蚀危害方面发挥了卓越的作用。传统的做法是将这些焊材用TIG焊方法以及低的熔敷率堆焊在锅炉的水冷壁上。由于堆焊工作量大，后来则采用全自动带专门程序控制的TIG焊工艺。在该工艺中，采用Φ1．2mm的焊丝进行平堆焊，焊枪则作小幅快速摆动，以解决镍基焊材在熔融状态下的黏稠性。堆焊焊接电流350A，电压约28V，纯氩气保护，其熔敷率可达7～8kg／h。通常堆焊层的稀释率非常低，只有5%～8%，有利于增强堆焊层的抗腐蚀能力。

除INCONEL 622外，还可使用INCONEL 625(或INCONEL 112焊条)和INCO-WeldC－276填充金属。到目前为止，适用于最强烈腐蚀环境的焊材为INCO-Weld 686CPT。

4．在烟气脱硫装置中的应用 通常，火电厂的废气如SO₂和NO_x等在排放到大气之前先通过烟气脱硫系统用喷淋石灰水(CaCO₃)的方法来吸收烟气中的硫的氧化物，CaCO₃与SO₂发生化学反应而生成CaSO₄，即石膏。在冲洗过程中，从冲洗塔到烟道内部到处都是雾液滴，这些雾点会在设备表面产生凝结物而造成严重腐蚀。为了防止腐蚀，一般都用INCONEL C－276等材料衬在钢制圆塔和整个烟道内，随后用同类镍合金焊接，并用螺柱焊将其固定住。

当用镍合金和钢制复合板制造容器时，往往采用INCO-Weld 686CPT代替C－276来焊接带C－276堆焊层的钢板。由于要求全位置焊接，所以经常使用带脉冲的全位置TIG焊，同时采用Ar+He混合气体进行保护。