一种防止GH625合金管材焊缝应力腐蚀开裂的工艺的制作方法

文档序号:16755910发布日期:2019-01-29 17:21阅读:520来源:国知局

本发明属于高温合金加工技术领域,具体涉及一种防止gh625合金管材焊缝应力腐蚀开裂的工艺。



背景技术:

目前,gh625合金管材的焊接主要采用钨极惰性气体保护焊或氩弧焊,道次多、焊缝窄,焊接热应力较大,高的残余应力会导致焊缝剧烈的应力腐蚀开裂。焊接引起残余应力上升的原因是由于焊缝区合金凝固结晶过程中体积变化和温度梯度造成的。此外,gh625合金的碳(c)含量较高(接近0.1%wt),合金中碳化物多以mc型(nbc)、m6c型形式存在,研究表明,焊后与焊前相比,焊缝部位有碳化铬等碳化物析出,过多的脆性碳化物也会导致合金焊缝应力腐蚀开裂倾向增大。因此,通过改进熔炼工艺提高合金纯净度,创新设计去应力热处理退火工艺,能够防止残余应力导致的gh625合金焊接接头的开裂。

gh625(又称为gh3625,对应美国牌号为inconel625)是镍(ni)-铬(cr)基固溶强化型变形高温合金,以cr、钼(mo)、铌(nb)为主要固溶强化元素,最高使用温度达到950℃,具有良好的抗拉强度和抗疲劳性能。该合金cr含量达到20.0~23.0%wt,具有良好的抗氧化、耐腐蚀性能,以及较好的耐各种盐类溶液、硝酸和磷酸腐蚀的能力。目前,gh625合金广泛用于制造各种航空、航天发动机零件、燃机管道输送、核反应堆构件,以及石油化工设备。

gh625合金主要制备工艺路线真空感应炉熔炼+电渣炉重熔、真空感应炉熔炼+真空自耗炉重熔两种工艺方法。其中,真空感应炉是在真空环境下利用(中频)电磁感应在金属料中产生涡流热使其熔化,通过电磁搅拌的精炼过程,生成精准控制成分的合金材料。熔炼过程中发生真空脱气(o、n、h)、低熔点有害元素挥发、分解与浮选等物理化学反应。熔炼时高的真空气氛有利于去除气体和夹杂物,使合金中n、h、o和夹杂物含量都很低。此外,有害杂质pb、bi、te、cd、sn等在真空中通过挥发去除。而电渣炉是纯净金属材料熔炼使用的一种重要设备,电渣炉利用电流的渣阻热熔化铸(锻)锭电极的底端,高密度的合金熔滴穿过浮在液态金属熔池表面的渣池,经过具有导电性熔渣的清洗吸附作用,在铜制水冷结晶器内凝固成铸锭。电渣重熔的工艺优点包括显著降低合金中的陶瓷夹杂物、元素硫(s)及气体含量,消除铸锭中疏松、孔洞等冶金缺陷。电渣重熔最重要的一个工艺优势就是脱s效果显著。另外,真空自耗炉(又称真空电弧炉)是变形高温合金熔炼用的重要设备。其工艺原理是在真空及无渣环境下用直流电弧作为高温热源,熔化合金电极,电极顶端金属以熔化薄层形成熔滴通过电弧区滴到紫铜质水冷结晶器内并顺序凝固成锭。真空自耗重熔的工艺优点是有利于去除或降低合金中的有害气体(如n、h、o);进一步降低有害低熔点微量元素(如bi、ag、sb等)含量;无耐火材料接触,避免陶瓷夹杂物污染;减轻化学元素偏析,减少铸锭中心缩孔、疏松,同时改善陶瓷夹杂物的形态与分布等。

金属零件(包括gh625合金管材)无论经过热加工或冷加工过程,都会在内部产生残余应力。由于制备工艺、工作环境等各种原因,gh625管材中的残余应力无法彻底消除,切实可行的方案是降低或减小残余应力到可控的范围之内。常用方法有自然时效、去应力退火和振动时效3种。自然时效是指将焊接件经长时间存放,使残余应力缓慢松弛。这种方法需要时间较长而且对高温合金而言应力消除并不彻底;去应力退火是将工件加热到一定温度后,经过较长时间保温,然后缓慢冷却。除应力退火效果与加热温度和保温时间有关,加热温度越高,去除应力越彻底,所需保温时间也越少;振动时效是一种机械去除应力方法,现阶段在变形高温合金产品中应用较少,需要进一步开展研究。

由于受到检测深度与检测区域的限制,对金属零件残余应力测试方法及所制定的检测标准也有所不同。国外目前检测高温合金制件残余应力的方法主要有x射线衍射法(xrd法)、中子衍射法、逐层剥离法、钻孔法等。通过退火降低变形高温合金制件中的残余应力是一个有效的工艺方法;gh625合金管材焊接前通常为轧制状态,在650℃~900℃温度下长期时效后,会析出γ''相、δ相、m23c6和m6c型碳化物,而在780℃~850℃范围内时效,主要析出δ相;650℃~700℃温度下时效后,主要析出γ''相,而900℃高温下时效只有少量析出相,合金力学性能与固溶态接近。因此,采用不同的去应力热处理工艺,对焊缝的力学性能有较大影响。目前gh625合金管材主要采用钨极惰性气体保护焊或者氩弧焊,焊缝组织及特征在焊接前后发生明显改变,不但有nbc存在,而且析出碳化物cr23c6,焊缝碳化物增多,增加了应力腐蚀开裂倾向;gh625合金经过焊前热处理接着进行焊接,在焊缝会产生沿晶的碳化物溶蚀区,如果熔蚀区碳化物不能从焊缝处的晶界析出,同样会增加应力腐蚀开裂风险。合适的焊后热处理工艺能够使得晶间碳化物在焊缝均匀分布,降低残余应力,避免焊接接头的焊缝应力腐蚀开裂。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种防止gh625合金管材焊缝应力腐蚀开裂的工艺,解决了现有技术中gh625合金管材焊接处焊缝应力开裂的问题。

本发明所采用的技术方案是,一种防止gh625合金管材焊缝应力腐蚀开裂的工艺,具体按照以下步骤实施:

步骤1,真空感应熔炼

将gh625合金成分中的ni、cr、mo通过料筒转入坩埚内,将真空感应炉的熔炼室和锭模室进行抽真空处理,抽真空结束后,进行熔炼,待ni、cr、mo完全熔清后,再通过加料器加入nb条、c、al、ti元素,待nb化清后,精炼,将gh625合金浇铸到锭模中,冷却至室温后进行脱模,机加工去除头部及尾部,得到gh625合金电极锭;

步骤2,采用具有氩气气氛保护装置的电渣炉进行电渣重熔

将步骤1得到的gh625合金电极锭与电渣炉的假电极用氩弧焊进行焊接,吊装后放入电渣炉,在电渣炉的结晶器底部放入启弧板和500g~800g熔渣,通入氩气,送电起弧开始熔炼,在结晶器内形成合金熔池后,通过加料器持续添加熔渣,直至电极锭剩余20mm,停止熔化,冷却至室温,得到gh625合金铸锭;

步骤3,将步骤2得到的gh625合金铸锭的表面渣皮进行清理,再机加工去除gh625合金铸锭表面的氧化皮;

步骤4,真空自耗重熔

将经步骤3处理的gh625合金铸锭与真空自耗炉的假电极进行焊接,再将gh625合金铸锭装入真空自耗炉中,进行抽真空处理,抽真空结束后,送电起弧开始熔炼,打开真空自耗炉的进气阀,向真空自耗炉的结晶器内通入氦气进行冷却,熔化结束后,停电和氦气,再通过真空自耗炉结晶器中的循环水对gh625合金铸锭进行冷却至室温;

步骤5,均匀化热处理

将经步骤4处理的gh625合金铸锭在室温下加入热处理炉中进行加热处理;

步骤6,将经步骤5处理后的gh625合金铸锭使用快锻机进行锻造开坯,冷却至室温,得到半成品gh625合金棒材,将半成品gh625合金棒材的表面车光,切割成管材挤压用料段,得到gh625合金棒材;

步骤7,将步骤6得到的gh625合金棒材用热穿孔机进行穿孔并进行热扩孔,得到gh625合金管坯,再用挤压机挤压gh625合金管坯,得到gh625合金无缝管,将gh625合金无缝管进行固热熔处理,再机加工处理无缝管的表面并将有缺陷的部位去除,得到gh625合金管材;

步骤8,采用氩弧焊对步骤8得到的gh625合金管材进行焊接;

步骤9,采用荧光、x射线或超声等无损检测方法检测步骤8处理的gh625合金管材的焊缝接头质量,将无缺陷的焊缝区域,进行去应力退火;

步骤10,将经步骤9处理的gh625合金管材用便携式x射线残余应力测试仪进行应力检查,焊缝残余应力值不高于200mpa。

本发明的特点还在于,

步骤1中,抽真空处理的真空度<1pa,精炼时间为3min~8min。

步骤2中,电渣重熔的熔渣渣系按质量百分比由以下组分组成:caf260~70%,cao15~20%,al2o315~20%,以上组分的质量百分比之和为100%。

步骤4中,真空自耗炉采用熔滴凝固控制成形熔炼控制系统,抽真空处理的真空度<1pa,熔炼速度为5kg/min~25kg/min,通入氦气的压力为30bar~50bar。

步骤5中,gh625合金铸锭心部区域加热温度为1100℃~1120℃,保温5h~10h。

步骤7中,热扩孔温度为1095℃~1125℃,挤压过程中的加热温度为1130℃~1170℃。

步骤8中,焊接采用gh625合金焊丝。

步骤9中,去应力退火的过程为:将gh625合金管的焊缝区域放入环形电阻炉,将环形电阻炉的温度从室温升温至580℃~600℃,保温10min后,以10℃/min的速度将温度从580℃~600℃升至890℃~930℃,保温30min,再以10℃/min的速度将温度从890℃~930℃降至室温后取出。

本发明的有益效果是:

(1)本发明一种防止gh625合金管材焊缝应力腐蚀开裂的工艺,采用真空感应炉熔炼、电渣炉重熔及真空自耗重熔的熔炼工艺,提高合金纯净度、降低有害元素的含量,如硫、磷等,改善gh625合金管材焊缝的冶金质量;

(2)本发明一种防止gh625合金管材焊缝应力腐蚀开裂的工艺,采用的去应力热处理工艺中温度达到900℃以上,gh625合金在650℃~700℃温度下时效主要析出γ''相,在780℃~850℃范围内时效会析出δ相,而900℃高温下时效只有少量析出相,能够保证合金力学性能不降低,同时高温退火能够使得焊缝残余应力释放更充分。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

一种防止gh625合金管材焊缝应力腐蚀开裂的工艺,配料要求gh625合金中的碳(c)采用光谱电极碳,并且c含量配料目标值取0.02%wt,在保证合金强度的同时存在过多的碳化物;al、ti元素含量偏gh625合金成分范围的上限控制;其余元素按照gh625合金的化学成分标准范围中值进行配料,其中,按质量百分比由如下成分组成:c:0.02%;cr:21%;nb:3.5%;mo:9%;al:0.2%;ti:0.2%;ni:余量,各组分质量百分比之和为100%,具体按照以下步骤实施:

步骤1,采用真空感应熔炼的方法制备gh625合金电极锭:

将gh625合金成分中的ni、cr、mo通过料筒转入坩埚内,将真空感应炉的熔炼室和锭模室进行抽真空处理,待真空度<1pa时结束,进行熔炼,待ni、cr、mo完全熔清后,再通过加料器加入nb条、c,待nb化清后,精炼3min~8min,将gh625合金浇铸到锭模中,冷却至室温后进行脱模,机加工去除头部及尾部,得到gh625合金电极锭;

步骤2,采用具有氩气气氛保护装置的电渣炉进行电渣重熔:

将步骤1得到的gh625合金电极锭与电渣炉的假电极用氩弧焊进行焊接,吊装后放入电渣炉,在电渣炉的结晶器底部放入启弧板和500g~800g熔渣,通入氩气,送电起弧开始熔炼,在结晶器内形成合金熔池后,通过加料器持续添加熔渣,直至电极锭剩余20mm,停止熔化,冷却至室温,得到gh625合金铸锭;

其中,电渣重熔的熔渣渣系按质量百分比由以下组分组成:caf260~70%,cao15~20%,al2o315~20%,以上组分的质量百分比之和为100%;

步骤3,将步骤2得到的gh625合金铸锭的表面渣皮进行清理,再机加工去除gh625合金铸锭表面的氧化皮;

步骤4,采用具有熔滴凝固控制成形熔炼控制系统的真空自耗炉进行真空自耗重熔:

将经步骤3处理的gh625合金铸锭与真空自耗炉的假电极进行焊接,再将gh625合金铸锭装入真空自耗炉中,进行抽真空处理,待真空度<1pa时结束,送电起弧开始熔炼,熔炼速度为5kg/min~25kg/min,打开真空自耗炉的进气阀,向真空自耗炉的结晶器内通入氦气进行冷却,氦气的压力为30bar~50bar,熔化结束后,停电和氦气,通过真空自耗炉结晶器中的循环水对gh625合金铸锭进行冷却至室温;

步骤5,均匀化热处理

将经步骤4处理的gh625合金铸锭在室温下加入热处理炉中进行加热处理,gh625合金铸锭心部区域加热温度到1100℃~1120℃,保温5h~10h;

步骤6,将经步骤5处理后的gh625合金铸锭使用快锻机进行锻造开坯,开坯温度1110℃~1130℃,冷却至室温,得到半成品gh625合金棒材,将半成品gh625合金棒材的表面车光,切割成管材挤压用料段,得到gh625合金棒材;

步骤7,将步骤6得到的gh625合金棒材用热穿孔机进行穿孔并进行热扩孔,热扩孔温度1095℃~1125℃,得到gh625合金管坯,再用挤压机在温度为1130℃~1170℃的条件下挤压gh625合金管坯,得到gh625合金无缝管,将gh625合金无缝管进行固热熔处理,再机加工处理无缝管的表面并将有缺陷的部位去除,得到gh625合金管材;

步骤8,使用gh625合金焊丝,采用氩弧焊的方法对步骤8得到的gh625合金管材进行焊接;

步骤9,采用荧光、x射线或超声等无损检测方法检测步骤8处理的gh625合金管材的焊缝接头质量,将无缺陷的焊缝区域,进行去应力退火,具体为:将gh625合金管的焊缝区域放入环形电阻炉,将环形电阻炉的温度从室温升温至580℃~600℃,保温10min后,以10℃/min的速度将温度从580℃~600℃升至890℃~930℃,保温30min,再以10℃/min的速度将温度从890℃~930℃降至室温后取出;

gh625合金晶粒尺寸及其均匀性对接头焊缝的力学性能和耐腐蚀性能均有影响,晶粒约细小,晶界面积越大,晶界也更加曲折,也越有利于避免裂纹的扩展,并且合金强度相对较高,另外,gh625合金中碳化物溶解温度在1120~1180℃,热处理温度超过1120℃,晶界失去碳化物的钉扎作用,晶粒会急剧长大,而去应力退火温度在900℃附近,不但能够缓解焊接残余应力,同时,避免合金中过多的析出相,保持了焊缝力学性能与合金原始固溶态相近;

步骤10,将经步骤9处理的gh625合金管材用便携式x射线残余应力测试仪进行应力检查,焊缝残余应力值不高于200mpa(低于gh625合金母材屈服强度的1/3);保证管材的使用要求。

实施例1

一种防止gh625合金管材焊缝应力腐蚀开裂的工艺,配料要求gh625合金中的碳(c)采用光谱电极碳,并且c含量配料目标值取0.02%wt,在保证合金强度的同时存在过多的碳化物;al、ti元素含量0.4%wt;其余元素按照gh625合金的化学成分标准范围中值进行配料,其中,按质量百分比由如下成分组成:c:0.02%;cr:21%;nb:3.5%;mo:9%;al:0.2%;ti:0.2%;ni:余量,各组分质量百分比之和为100%,具体按照以下步骤实施:

步骤1,采用真空感应熔炼的方法制备gh625合金电极锭:

将gh625合金成分中的ni、cr、mo通过料筒转入坩埚内,将真空感应炉的熔炼室和锭模室进行抽真空处理,待真空度<1pa时结束,进行熔炼,待ni、cr、mo完全熔清后,再通过加料器加入nb条、c,待nb化清后,精炼5min,将gh625合金浇铸到锭模中,冷却至室温后进行脱模,机加工去除头部及尾部,得到gh625合金电极锭;

步骤2,采用具有氩气气氛保护装置的电渣炉进行电渣重熔:

将步骤1得到的gh625合金电极锭与电渣炉的假电极用氩弧焊进行焊接,吊装后放入电渣炉,在电渣炉的结晶器底部放入启弧板和650g熔渣,通入氩气,送电起弧开始熔炼,在结晶器内形成合金熔池后,通过加料器持续添加熔渣,直至电极锭剩余20mm,停止熔化,冷却至室温,得到gh625合金铸锭;

其中,电渣重熔的熔渣渣系按质量百分比由以下组分组成:caf260%,cao20%,al2o320%,以上组分的质量百分比之和为100%;

步骤3,将步骤2得到的gh625合金铸锭的表面渣皮进行清理,再机加工去除gh625合金铸锭表面的氧化皮;

步骤4,采用具有熔滴凝固控制成形熔炼控制系统的真空自耗炉进行真空自耗重熔:

将经步骤3处理的gh625合金铸锭与真空自耗炉的假电极进行焊接,再将gh625合金铸锭装入真空自耗炉中,进行抽真空处理,待真空度<1pa时结束,送电起弧开始熔炼,熔炼速度为15kg/min,打开真空自耗炉的进气阀,向真空自耗炉的结晶器内通入氦气进行冷却,氦气的压力为40bar,熔化结束后,停电和氦气,通过真空自耗炉结晶器中的循环水对gh625合金铸锭进行冷却至室温;

步骤5,均匀化热处理

将经步骤4处理的gh625合金铸锭在室温下加入热处理炉中进行加热处理,gh625合金铸锭心部区域加热温度到1110℃,保温8h;

步骤6,将经步骤5处理后的gh625合金铸锭使用快锻机进行锻造开坯,开坯温度1120℃,冷却至室温,得到半成品gh625合金棒材,将半成品gh625合金棒材的表面车光,切割成管材挤压用料段,得到gh625合金棒材;

步骤7,将步骤6得到的gh625合金棒材用热穿孔机进行穿孔并进行热扩孔,热扩孔温度1110℃,得到gh625合金管坯,再用挤压机在温度为1150℃的条件下挤压gh625合金管坯,得到gh625合金无缝管,将gh625合金无缝管进行固热熔处理,再机加工处理无缝管的表面并将有缺陷的部位去除,得到gh625合金管材;

步骤8,使用gh625合金焊丝,采用氩弧焊的方法对步骤8得到的gh625合金管材进行焊接;

步骤9,采用荧光、x射线或超声等无损检测方法检测步骤8处理的gh625合金管材的焊缝接头质量,将无缺陷的焊缝区域,进行去应力退火,具体为:将gh625合金管的焊缝区域放入环形电阻炉,将环形电阻炉的温度从室温升温至600℃,保温10min后,以10℃/min的速度将温度从600℃升至910℃,保温30min,再以10℃/min的速度将温度从910℃降至室温后取出;

步骤10,将经步骤9处理的gh625合金管材用便携式x射线残余应力测试仪进行应力检查,焊缝残余应力值不高于200mpa(低于gh625合金母材屈服强度的1/3)。

实施例2

一种防止gh625合金管材焊缝应力腐蚀开裂的工艺,配料要求gh625合金中的碳(c)采用光谱电极碳,并且c含量配料目标值取0.02%wt,在保证合金强度的同时存在过多的碳化物;al、ti元素含量0.4%wt;其余元素按照gh625合金的化学成分标准范围中值进行配料,其中,按质量百分比由如下成分组成:c:0.02%;cr:21%;nb:3.5%;mo:9%;al:0.2%;ti:0.2%;ni:余量,各组分质量百分比之和为100%,具体按照以下步骤实施:

步骤1,采用真空感应熔炼的方法制备gh625合金电极锭:

将gh625合金成分中的ni、cr、mo通过料筒转入坩埚内,将真空感应炉的熔炼室和锭模室进行抽真空处理,待真空度<1pa时结束,进行熔炼,待ni、cr、mo完全熔清后,再通过加料器加入nb条、c、al、ti元素,待nb化清后,精炼3min,将gh625合金浇铸到锭模中,冷却至室温后进行脱模,机加工去除头部及尾部,得到gh625合金电极锭;

步骤2,采用具有氩气气氛保护装置的电渣炉进行电渣重熔:

将步骤1得到的gh625合金电极锭与电渣炉的假电极用氩弧焊进行焊接,吊装后放入电渣炉,在电渣炉的结晶器底部放入启弧板和500g熔渣,通入氩气,送电起弧开始熔炼,在结晶器内形成合金熔池后,通过加料器持续添加熔渣,直至电极锭剩余20mm,停止熔化,冷却至室温,得到gh625合金铸锭;

其中,电渣重熔的熔渣渣系按质量百分比由以下组分组成:caf265%,cao17%,al2o318%,以上组分的质量百分比之和为100%;

步骤3,将步骤2得到的gh625合金铸锭的表面渣皮进行清理,再机加工去除gh625合金铸锭表面的氧化皮;

步骤4,采用具有熔滴凝固控制成形熔炼控制系统的真空自耗炉进行真空自耗重熔:

将经步骤3处理的gh625合金铸锭与真空自耗炉的假电极进行焊接,再将gh625合金铸锭装入真空自耗炉中,进行抽真空处理,待真空度<1pa时结束,送电起弧开始熔炼,熔炼速度为10kg/min,打开真空自耗炉的进气阀,向真空自耗炉的结晶器内通入氦气进行冷却,氦气的压力为30bar,熔化结束后,停电和氦气,通过真空自耗炉结晶器中的循环水对gh625合金铸锭进行冷却至室温;

步骤5,均匀化热处理

将经步骤4处理的gh625合金铸锭在室温下加入热处理炉中进行加热处理,gh625合金铸锭心部区域加热温度到1120℃,保温5h;

步骤6,将经步骤5处理后的gh625合金铸锭使用快锻机进行锻造开坯,开坯温度1110℃,冷却至室温,得到半成品gh625合金棒材,将半成品gh625合金棒材的表面车光,切割成管材挤压用料段,得到gh625合金棒材;

步骤7,将步骤6得到的gh625合金棒材用热穿孔机进行穿孔并进行热扩孔,热扩孔温度1095℃,得到gh625合金管坯,再用挤压机在温度为1170℃的条件下挤压gh625合金管坯,得到gh625合金无缝管,将gh625合金无缝管进行固热熔处理,再机加工处理无缝管的表面并将有缺陷的部位去除,得到gh625合金管材;

步骤8,使用gh625合金焊丝,采用氩弧焊的方法对步骤8得到的gh625合金管材进行焊接;

步骤9,采用荧光、x射线或超声等无损检测方法检测步骤8处理的gh625合金管材的焊缝接头质量,将无缺陷的焊缝区域,进行去应力退火,具体为:将gh625合金管的焊缝区域放入环形电阻炉,将环形电阻炉的温度从室温升温至590℃,保温10min后,以10℃/min的速度将温度从590℃升至930℃,保温30min,再以10℃/min的速度将温度从930℃降至室温后取出;

步骤10,将经步骤9处理的gh625合金管材用便携式x射线残余应力测试仪进行应力检查,焊缝残余应力值不高于200mpa(低于gh625合金母材屈服强度的1/3)。

实施例3

一种防止gh625合金管材焊缝应力腐蚀开裂的工艺,配料要求gh625合金中的碳(c)采用光谱电极碳,并且c含量配料目标值取0.02%wt,在保证合金强度的同时存在过多的碳化物;al、ti元素含量0.4%wt;其余元素按照gh625合金的化学成分标准范围中值进行配料,其中,按质量百分比由如下成分组成:c:0.02%;cr:21%;nb:3.5%;mo:9%;al:0.2%;ti:0.2%;ni:余量,各组分质量百分比之和为100%,具体按照以下步骤实施:

步骤1,采用真空感应熔炼的方法制备gh625合金电极锭:

将gh625合金成分中的ni、cr、mo通过料筒转入坩埚内,将真空感应炉的熔炼室和锭模室进行抽真空处理,待真空度<1pa时结束,进行熔炼,待ni、cr、mo完全熔清后,再通过加料器加入nb条、c、al、ti元素,待nb化清后,精炼8min,将gh625合金浇铸到锭模中,冷却至室温后进行脱模,机加工去除头部及尾部,得到gh625合金电极锭;

步骤2,采用具有氩气气氛保护装置的电渣炉进行电渣重熔:

将步骤1得到的gh625合金电极锭与电渣炉的假电极用氩弧焊进行焊接,吊装后放入电渣炉,在电渣炉的结晶器底部放入启弧板和800g熔渣,通入氩气,送电起弧开始熔炼,在结晶器内形成合金熔池后,通过加料器持续添加熔渣,直至电极锭剩余20mm,停止熔化,冷却至室温,得到gh625合金铸锭;

其中,电渣重熔的熔渣渣系按质量百分比由以下组分组成:caf270%,cao15%,al2o315%,以上组分的质量百分比之和为100%;

步骤3,将步骤2得到的gh625合金铸锭的表面渣皮进行清理,再机加工去除gh625合金铸锭表面的氧化皮;

步骤4,采用具有熔滴凝固控制成形熔炼控制系统的真空自耗炉进行真空自耗重熔:

将经步骤3处理的gh625合金铸锭与真空自耗炉的假电极进行焊接,再将gh625合金铸锭装入真空自耗炉中,进行抽真空处理,待真空度<1pa时结束,送电起弧开始熔炼,熔炼速度为25kg/min,打开真空自耗炉的进气阀,向真空自耗炉的结晶器内通入氦气进行冷却,氦气的压力为50bar,熔化结束后,停电和氦气,通过真空自耗炉结晶器中的循环水对gh625合金铸锭进行冷却至室温;

步骤5,均匀化热处理

将经步骤4处理的gh625合金铸锭在室温下加入热处理炉中进行加热处理,gh625合金铸锭心部区域加热温度到1100℃,保温10h;

步骤6,将经步骤5处理后的gh625合金铸锭使用快锻机进行锻造开坯,开坯温度1130℃,冷却至室温,得到半成品gh625合金棒材,将半成品gh625合金棒材的表面车光,切割成管材挤压用料段,得到gh625合金棒材;

步骤7,将步骤6得到的gh625合金棒材用热穿孔机进行穿孔并进行热扩孔,热扩孔温度1125℃,得到gh625合金管坯,再用挤压机在温度为1130℃的条件下挤压gh625合金管坯,得到gh625合金无缝管,将gh625合金无缝管进行固热熔处理,再机加工处理无缝管的表面并将有缺陷的部位去除,得到gh625合金管材;

步骤8,使用gh625合金焊丝,采用氩弧焊的方法对步骤8得到的gh625合金管材进行焊接;

步骤9,采用荧光、x射线或超声等无损检测方法检测步骤8处理的gh625合金管材的焊缝接头质量,将无缺陷的焊缝区域,进行去应力退火,具体为:将gh625合金管的焊缝区域放入环形电阻炉,将环形电阻炉的温度从室温升温至580℃,保温10min后,以10℃/min的速度将温度从580℃升至890℃,保温30min,再以10℃/min的速度将温度从890℃降至室温后取出;

步骤10,将经步骤9处理的gh625合金管材用便携式x射线残余应力测试仪进行应力检查,焊缝残余应力值不高于200mpa(低于gh625合金母材屈服强度的1/3)。

实施例4

一种防止gh625合金管材焊缝应力腐蚀开裂的工艺,配料要求gh625合金中的碳(c)采用光谱电极碳,并且c含量配料目标值取0.02%wt,在保证合金强度的同时存在过多的碳化物;al、ti元素含量0.4%wt;其余元素按照gh625合金的化学成分标准范围中值进行配料,其中,按质量百分比由如下成分组成:c:0.02%;cr:21%;nb:3.5%;mo:9%;al:0.2%;ti:0.2%;ni:余量,各组分质量百分比之和为100%,具体按照以下步骤实施:

步骤1,采用真空感应熔炼的方法制备gh625合金电极锭:

将gh625合金成分中的ni、cr、mo通过料筒转入坩埚内,将真空感应炉的熔炼室和锭模室进行抽真空处理,待真空度<1pa时结束,进行熔炼,待ni、cr、mo完全熔清后,再通过加料器加入nb条、c、al、ti元素,待nb化清后,精炼4min,将gh625合金浇铸到锭模中,冷却至室温后进行脱模,机加工去除头部及尾部,得到gh625合金电极锭;

步骤2,采用具有氩气气氛保护装置的电渣炉进行电渣重熔:

将步骤1得到的gh625合金电极锭与电渣炉的假电极用氩弧焊进行焊接,吊装后放入电渣炉,在电渣炉的结晶器底部放入启弧板和600g熔渣,通入氩气,送电起弧开始熔炼,在结晶器内形成合金熔池后,通过加料器持续添加熔渣,直至电极锭剩余20mm,停止熔化,冷却至室温,得到gh625合金铸锭;

其中,电渣重熔的熔渣渣系按质量百分比由以下组分组成:caf263%,cao17%,al2o320%,以上组分的质量百分比之和为100%;

步骤3,将步骤2得到的gh625合金铸锭的表面渣皮进行清理,再机加工去除gh625合金铸锭表面的氧化皮;

步骤4,采用具有熔滴凝固控制成形熔炼控制系统的真空自耗炉进行真空自耗重熔:

将经步骤3处理的gh625合金铸锭与真空自耗炉的假电极进行焊接,再将gh625合金铸锭装入真空自耗炉中,进行抽真空处理,待真空度<1pa时结束,送电起弧开始熔炼,熔炼速度为5kg/min,打开真空自耗炉的进气阀,向真空自耗炉的结晶器内通入氦气进行冷却,氦气的压力为35bar,熔化结束后,停电和氦气,通过真空自耗炉结晶器中的循环水对gh625合金铸锭进行冷却至室温;

步骤5,均匀化热处理

将经步骤4处理的gh625合金铸锭在室温下加入热处理炉中进行加热处理,gh625合金铸锭心部区域加热温度到1105℃,保温9h;

步骤6,将经步骤5处理后的gh625合金铸锭使用快锻机进行锻造开坯,开坯温度1115℃,冷却至室温,得到半成品gh625合金棒材,将半成品gh625合金棒材的表面车光,切割成管材挤压用料段,得到gh625合金棒材;

步骤7,将步骤6得到的gh625合金棒材用热穿孔机进行穿孔并进行热扩孔,热扩孔温度1100℃,得到gh625合金管坯,再用挤压机在温度为1140℃的条件下挤压gh625合金管坯,得到gh625合金无缝管,将gh625合金无缝管进行固热熔处理,再机加工处理无缝管的表面并将有缺陷的部位去除,得到gh625合金管材;

步骤8,使用gh625合金焊丝,采用氩弧焊的方法对步骤8得到的gh625合金管材进行焊接;

步骤9,采用荧光、x射线或超声等无损检测方法检测步骤8处理的gh625合金管材的焊缝接头质量,将无缺陷的焊缝区域,进行去应力退火,具体为:将gh625合金管的焊缝区域放入环形电阻炉,将环形电阻炉的温度从室温升温至580℃,保温10min后,以10℃/min的速度将温度从580℃升至910℃,保温30min,再以10℃/min的速度将温度从910℃降至室温后取出;

步骤10,将经步骤9处理的gh625合金管材用便携式x射线残余应力测试仪进行应力检查,焊缝残余应力值不高于200mpa(低于gh625合金母材屈服强度的1/3)。

实施例5

一种防止gh625合金管材焊缝应力腐蚀开裂的工艺,配料要求gh625合金中的碳(c)采用光谱电极碳,并且c含量配料目标值取0.02%wt,在保证合金强度的同时存在过多的碳化物;al、ti元素含量0.4%wt;其余元素按照gh625合金的化学成分标准范围中值进行配料,其中,按质量百分比由如下成分组成:c:0.02%;cr:21%;nb:3.5%;mo:9%;al:0.2%;ti:0.2%;ni:余量,各组分质量百分比之和为100%,具体按照以下步骤实施:

步骤1,采用真空感应熔炼的方法制备gh625合金电极锭:

将gh625合金成分中的ni、cr、mo通过料筒转入坩埚内,将真空感应炉的熔炼室和锭模室进行抽真空处理,待真空度<1pa时结束,进行熔炼,待ni、cr、mo完全熔清后,再通过加料器加入nb条、c、al、ti元素,待nb化清后,精炼6min,将gh625合金浇铸到锭模中,冷却至室温后进行脱模,机加工去除头部及尾部,得到gh625合金电极锭;

步骤2,采用具有氩气气氛保护装置的电渣炉进行电渣重熔:

将步骤1得到的gh625合金电极锭与电渣炉的假电极用氩弧焊进行焊接,吊装后放入电渣炉,在电渣炉的结晶器底部放入启弧板和700g熔渣,通入氩气,送电起弧开始熔炼,在结晶器内形成合金熔池后,通过加料器持续添加熔渣,直至电极锭剩余20mm,停止熔化,冷却至室温,得到gh625合金铸锭;

其中,电渣重熔的熔渣渣系按质量百分比由以下组分组成:caf263%,cao17%,al2o316%,以上组分的质量百分比之和为100%;

步骤3,将步骤2得到的gh625合金铸锭的表面渣皮进行清理,再机加工去除gh625合金铸锭表面的氧化皮;

步骤4,采用具有熔滴凝固控制成形熔炼控制系统的真空自耗炉进行真空自耗重熔:

将经步骤3处理的gh625合金铸锭与真空自耗炉的假电极进行焊接,再将gh625合金铸锭装入真空自耗炉中,进行抽真空处理,待真空度<1pa时结束,送电起弧开始熔炼,熔炼速度为15kg/min,打开真空自耗炉的进气阀,向真空自耗炉的结晶器内通入氦气进行冷却,氦气的压力为30bar,熔化结束后,停电和氦气,通过真空自耗炉结晶器中的循环水对gh625合金铸锭进行冷却至室温;

步骤5,均匀化热处理

将经步骤4处理的gh625合金铸锭在室温下加入热处理炉中进行加热处理,gh625合金铸锭心部区域加热温度到1100℃,保温9h;

步骤6,将经步骤5处理后的gh625合金铸锭使用快锻机进行锻造开坯,开坯温度1125℃,冷却至室温,得到半成品gh625合金棒材,将半成品gh625合金棒材的表面车光,切割成管材挤压用料段,得到gh625合金棒材;

步骤7,将步骤6得到的gh625合金棒材用热穿孔机进行穿孔并进行热扩孔,热扩孔温度1120℃,得到gh625合金管坯,再用挤压机在温度为1150℃的条件下挤压gh625合金管坯,得到gh625合金无缝管,将gh625合金无缝管进行固热熔处理,再机加工处理无缝管的表面并将有缺陷的部位去除,得到gh625合金管材;

步骤8,使用gh625合金焊丝,采用氩弧焊的方法对步骤8得到的gh625合金管材进行焊接;

步骤9,采用荧光、x射线或超声等无损检测方法检测步骤8处理的gh625合金管材的焊缝接头质量,将无缺陷的焊缝区域,进行去应力退火,具体为:将gh625合金管的焊缝区域放入环形电阻炉,将环形电阻炉的温度从室温升温至600℃,保温10min后,以10℃/min的速度将温度从600℃升至900℃,保温30min,再以10℃/min的速度将温度从900℃降至室温后取出;

步骤10,将经步骤9处理的gh625合金管材用便携式x射线残余应力测试仪进行应力检查,焊缝残余应力值不高于200mpa(低于gh625合金母材屈服强度的1/3)。

本发明一种防止gh625合金管材焊缝应力腐蚀开裂的工艺,采用真空感应炉熔炼、电渣炉重熔及真空自耗重熔的熔炼工艺,提高合金纯净度、降低有害元素的含量,如硫、磷等,改善gh625合金管材焊缝的冶金质量;采用的去应力热处理工艺中温度达到900℃以上,gh625合金在650℃~700℃温度下时效主要析出γ''相,在780℃~850℃范围内时效会析出δ相,而900℃高温下时效只有少量析出相,能够保证合金力学性能不降低,同时高温退火能够使得焊缝残余应力释放更充分。

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