Gh984g高温镍铁基合金焊接工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种700°C先进超超临界锅炉用候选时效硬化高温镍铁基合金 GH984G的焊接工艺。
【背景技术】
[0002] GH984G合金是在我国自主开发的舰船锅炉过热器材料GH2984基础上发展的一种 镍铁基高温合金，该合金的主要合金成分为21C,_20Fe-50Ni，字母GH的含义为高温合金，字 母G的含义为改进。
[0003] 1969年8月4日，中国科学院金属研宄所开始研制一种适合我国高参数舰船主锅 炉过热器管，该高温合金管按年、月、日的最后三个数字取名984,为了与国标命名一致，后 正式定名为GH2984。1992年"GH2984舰船用锅炉过热器高温管材合金"获中国科学院科技 进步奖一等奖，1998年起批量用于先进舰船主锅炉过热器管，已通过10余年实际使用考核 无问题，其主要性能与美国特殊金属公司2003年正式公布的镍基合金Inconel 740合金处 于同一水平，而价格要便宜得多，但由于合金中铁含量大于32%，其长期时效过程中有〇 相析出，存在一定的组织稳定性问题。
[0004] GH984G改进型合金通过在GH2984合金基础上，添加晶界强化元素、增加强化元 素 Al含量、适当增加 Cr含量、降低Fe含量的措施，整体性能得到大幅提升，持久寿命成倍 增加，热稳定性增强，抗氧化腐蚀性能提高。GH984G合金保持了 GH2984合金热加工性能 好的优点。同时，与国外类似高蒸汽参数过热器管材合金比较，GH984G合金中不含Co,而 Inconel 740、Inconel 617 和 Nimonic263 等合金都含有 12% ~21%Co。而且 GH984G 合 金含Fe达20 %，相应Ni含量减少，具有低成本优势，其他合金中Fe均为杂质元素2)， 合金的成分特点将带来十分可观的经济效益，但由于GH2984为舰船锅炉过热器材料，舰船 锅炉过热器采用的是胀接式过热器的制作方式，故GH2984和GH984G目前还没有开发专用 的焊接材料，也没有该高温镍铁基合金的焊接工艺。因此开发GH984G高温镍铁基合金的焊 接工艺对解决同类高温镍铁基合金的焊接问题具有极大的参考和借鉴意义。
【发明内容】
[0005] 本发明旨在解决700°C先进超超临界锅炉用候选高温镍铁基合金GH984G无专用 焊接材料，无焊接工艺的难题，为700°C先进超超临界锅炉用候选高温镍铁基合金GH984G 的焊接提供一种新的方法。
[0006] 为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种GH984G高温镍基合金焊接 工艺，其特征在于：
[0007] 材料要求：对固溶+时效态供货的GH984G时效硬化高温镍铁基合金进行固溶处理 或直接要求钢厂固溶态供货；
[0008] 焊前准备：制备坡口；
[0009] 焊接材料准备：选用50Ni-25Cr-20C〇-Al-Ti-Nb高温镍基合金条状焊丝或选用 50Ni-25Cr-20C〇-Al-Ti-Nb高温镍基合金盘状焊丝；
[0010] 焊接中：采用手工氩弧焊或热丝机械氩弧焊进行焊接；
[0011] 焊后热处理：GH984G时效硬化高温镍铁基合金焊后进行750°C至少4小时的热处 理。
[0012] 优选地，焊接材料准备时，选用Φ2. 4的50Ni-25Cr-20C〇-Al-Ti-Nb高温镍基合金 条状焊丝或选用Φ1. 0的50Ni-25Cr-20C〇-Al-Ti-Nb高温镍基合金盘状焊丝。
[0013] 优选地，手工氩弧焊或热丝机械氩弧焊时焊接工艺包括：
[0014] 管子外壁保护气体采用75% Ar+25% He进行保护，外壁保护气体流量为10~ 25L/min，管子内壁或背面保护气体采用100% Ar进行背面保护，背面保护气体流量为5~ 10L/min，氩气纯度在99. 95 %以上；
[0015] 焊接时的焊接规范参数：采用手工氩弧焊时，电流110~120A，电压12~14V，不 预热；采用热丝机械氩弧焊时，电流220~250A，热丝电流30~60A，电压10~12V，不预 执.
[0016] 采用摆动焊的焊接方法，施焊过程中控制层间温度小于等于120°C，每道焊缝焊后 注意观察保护是否良好，一旦发现焊缝表面被氧化，应用机械方法去处表面氧化层。
[0017] GH2984为舰船锅炉过热器材料，舰船锅炉过热器采用的是胀接式过热器的制作方 式，该技术无法用于电站锅炉。本发明解决了胀接技术无法用于电站锅炉的问题，解决了 GH984G无专用焊接材料和无焊接工艺的技术难题。
【具体实施方式】
[0018] 为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例作详细说明如下。
[0019] 本发明提供了一种GH984G高温镍铁基合金焊接工艺，包括：
[0020] 1.材料要求：对固溶+时效态供货的GH984G时效硬化高温镍铁基合金进行固溶 处理或直接要求钢厂固溶态供货，使得GH984G时效硬化高温镍铁基合金在固溶态进行焊 接。
[0021] 2.焊前准备：①制备坡口，并对坡口及其内外壁两侧用丙桐进行清理；②将两根 需焊接的管子进行对口装配；
[0022] 3.采用手工氩弧焊（GTAW)或热丝机械氩弧焊（GTAW(HW))进行焊接，选用 Φ 2. 4的50Ni-25Cr-20C〇-Al-Ti-Nb高温镍基合金条状焊丝（GTAW)或选用Φ I. 0的 50Ni-25Cr-20C〇-Al-Ti-Nb高温镍基合金盘状焊丝：手工氩弧焊（GTAW)或热丝机械氩弧焊 (GTAW(HW))时焊接工艺如下：
[0023] ①管子外壁保护气体采用75% Ar+25 % He进行保护，外壁保护气体流量为10~ 25L/min，管子内壁（背面）保护气体采用100 % Ar进行背面保护，背面保护气体流量为5~ 10L/min，氩气纯度在99. 95 %以上；
[0024] ②焊接时的焊接规范参数见表1
[0025] 表1GH984G焊接工艺参数
[0026]
【主权项】
1. 一种GH984G高温镍铁基合金焊接工艺，其特征在于： 材料要求：对固溶+时效态供货的GH984G时效硬化高温镍铁基合金进行固溶处理或直 接要求钢厂固溶态供货； 焊如准备：制备坡口； 焊接材料准备：选用50Ni-25Cr-20C〇-Al-Ti-Nb高温镍基合金条状焊丝或选用 50Ni-25Cr-20C〇-Al-Ti-Nb高温镍基合金盘状焊丝； 焊接中：采用手工氩弧焊或热丝机械氩弧焊进行焊接； 焊后热处理：GH984G时效硬化高温镍铁基合金焊后进行750°C至少4小时的热处理。
2. 如权利要求1所述的一种GH984G高温镍铁基合金焊接工艺，其特征在于：焊接材料 准备时，选用Φ2. 4的50Ni-25Cr-20C〇-Al-Ti-Nb高温镍基合金条状焊丝或选用Φ1. O的 50Ni-25Cr-20C〇-Al-Ti-Nb高温镍基合金盘状焊丝。
3. 如权利要求1所述的一种GH984G高温镍铁基合金焊接工艺，其特征在于：手工氩弧 焊或热丝机械氩弧焊时焊接工艺包括： 管子外壁保护气体采用75% Ar+25 % He进行保护，外壁保护气体流量为10~25L/ min，管子内壁或背面保护气体采用100% Ar进行背面保护，背面保护气体流量为5~IOL/ min，氩气纯度在99. 95%以上； 焊接时的焊接规范参数：采用手工氩弧焊时，电流110~120A，电压12~14V，不预热； 采用热丝机械氩弧焊时，电流220~250A，热丝电流30~60A，电压10~12V，不预热； 采用摆动焊的焊接方法，施焊过程中控制层间温度小于等于120°C，每道焊缝焊后注意 观察保护是否良好，一旦发现焊缝表面被氧化，应用机械方法去处表面氧化层。
【专利摘要】本发明涉及一种GH984G高温镍铁基合金焊接工艺，其特征在于：对固溶+时效态供货的GH984G时效硬化高温镍铁基合金进行固溶处理或直接要求钢厂固溶态供货；选用50Ni-25Cr-20Co-Al-Ti-Nb高温镍基合金条状焊丝或选用50Ni-25Cr-20Co-Al-Ti-Nb高温镍基合金盘状焊丝；采用手工氩弧焊或热丝机械氩弧焊进行焊接。GH2984为舰船锅炉过热器材料，舰船锅炉过热器采用的是胀接式过热器的制作方式，该技术无法用于电站锅炉。本发明解决了胀接技术无法用于电站锅炉的问题，解决了GH984G无专用焊接材料和无焊接工艺的技术难题。
【IPC分类】B23K9-23, B23K9-16, B23K9-235, B23K9-02, B23K35-38, B23K35-30
【公开号】CN104646801
【申请号】CN201410852439
【发明人】卢征然, 陈亮
【申请人】上海锅炉厂有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年12月30日