复合钢管中镍基合金喷焊层对焊缝裂纹敏感性的影响
在石油系统及其他腐蚀环境恶劣情况下，传统的涂层防护方法是有机涂层防护，但是有机涂层存在易老化、不耐高温等缺点，利用火焰喷熔玻璃釉料在管道内外壁上制备玻璃涂层的防腐工艺是目前一项新技术，防腐效果相当好。但是焊接时玻璃釉层由于脆性大、塑韧性差，焊缝附近的玻璃釉层会在焊接热循环的作用下出现脱落、开裂等缺陷。就失去了防护作用。石油大学(华东)曾提出“一种取代金属焊后防腐处理的焊接方法”(详细情况请参阅该项专利，专利申请号97106107)。即，先在碳管道上喷焊一层镍基合金，采用THL焊条焊接带镍基合金喷焊层的碳钢管道，这相当于复合钢板的焊接。焊接时要求THL焊缝金属和喷焊层连成一体构成对整个碳钢管道的防护层，如图1所示。这样，镍基合金喷焊层会部分重熔与焊缝金属混合。其中的各种成分(Ni，B，Si等)将会分布到焊缝中使焊缝的组织性能发生变化。本论文采用模拟实际焊接情况，研究了镍基合金喷焊层的厚度对焊缝热裂纹敏感性的影响。为完善此工艺、解决油田管道焊接接头防护问题打下了基础。
1、试验方法与材料
1.1试样的制备
实验材料为Q235钢板，供货状态为热轧，试块下料采用剪板机剪切，坡口的加工为铣削加工。试件试验前对待用面进行砂轮打磨除锈处理。
1.2制备喷焊层
先将试块坡口背面离板边约20 mm范围内的锈蚀用电动砂轮打磨干净。再采用氧-乙1炔火焰喷焊的方法制备一层镍基合金层。喷焊层原始粉末成分见表2。喷焊层的范围如图2中的阴影部分所示，喷焊在室外操作，喷焊工具为喷枪，工艺参数如下:氧气压力为0.5MPa，乙1炔压力为0.05 MPa，喷焊距离为100mm±20mm。所得的喷焊层厚度为3个级别:0. 3～0.5 mm，0.6～0. 8 mm，1.0 mm以上。喷焊前，烘干喷焊粉末，烘干温度100℃，烘干时间5 h，采用CGT-10型覆层测厚仪测量喷焊层的厚度，并用手持电动砂轮磨光机进行校正。
1.3焊接材料
焊条选用THL型奥氏体不锈钢耐蚀焊条，焊条直径为3.2mm，试验之前，焊条进行烘干处理，烘干温度350℃，烘干时间5h。
1.4试样的焊接
因为喷瓷管道的焊接接头要承受较大的拘束应力，为了接近实际情况，该实验采用模拟小铁研实验的焊接方式，两边焊接拘束焊缝，中间焊接试验焊缝。制备了喷焊层的试样经过处理后进行焊接。焊前处理主要包括:坡口的打磨清洁，试样两端拘束焊缝部位坡口背面的打磨清洁。试样的焊接采用交流电焊机手工焊接。
先焊接两端的拘束焊缝，拘束焊缝选用J507焊条。要求拘束焊缝冷却之后焊缝间隙为3.0mm以内，并且通过反变形处理使两试块基本在同一平面内。待拘束焊缝冷却之后焊接中间的试验焊缝。要求中间试验焊缝焊完时用完一根焊条。试验焊缝焊接工艺参数为:焊接电流为100A，焊接速度为5mm/s。待试样焊接完成后，采用国标中规定的小铁研试样评定标准进行评定。
2、试验结果与分析
试验焊缝裂纹有的是焊接过程中发生，有的在焊后短时间内出现，裂纹断面有氧化的彩色，由此可判断裂纹属于热裂纹。从上面的试验结果可以看出，喷焊层厚度在0.3～0.5mm时裂纹率为都0，厚度在0.6～0.8mm时，裂纹率有所增加，当厚度在1.0mm以上时，裂纹率则明显高于前两者。这表明喷焊层对奥氏体不锈钢焊缝的裂纹敏感性有明显的影响，随着喷焊层厚度的增加，即焊接过程中熔入奥氏体不锈钢焊缝的喷焊层合金元素的增加，即焊缝的热裂纹敏感性增加。
镍基合金的焊接工艺
一、焊缝清理
(1)焊缝清理坡口、钝边及焊道两侧30mm范围。
(2)焊缝处氧化膜用锉刀、砂轮清理。
(3)焊缝处污物、油脂、漆应用丙酮、碱液或专用合成剂清理。
二、焊接注意事项
1、焊接时在保证焊透和熔合良好的前提下，在工艺参数范围内尽量采用小的焊接线能量、短电弧、不摆动或小摆动的操作方法。
2、当焊件较厚需多层焊应符合下列规定:
（1）除打底焊外其余焊层宜采用多道焊。
（2）层内温度应小于100℃。
（3）每一层每一道焊完后均应彻底清除焊道面的熔渣，并消除各种表面缺陷。
（4）各层各道的焊接接头要错开。
3、 采用实芯焊丝或不填丝的钨极氩弧焊时，焊缝背面应充氩，实行内保护，内保护措施可采用管子整体或局部充氩两种方法，并应符合下列要求:
（1）管内充氩气开始时流量可适当加大，确认管内空气完全排除后方可施焊。
（2）焊接时充氩气流量可逐步降低，以避免充氩气压力较高而造成焊缝背面在成形时出现内或根部未焊透现象。
4、钨极氩弧焊时，焊丝的加热端应始终在氩气保护之下。为加强保护效果可在焊嘴后侧家一辅助输送保护气拖罩。
5、 焊件表面严禁电弧擦伤，并严禁在焊件表面引弧、收弧。
6、与焊件连接的焊接电源地线不得直接接触工件，应采用与焊件同材质的材料过渡连接，以避免铁污染。
7、 焊接中应确保引弧与收弧的质量，收弧的弧坑应填满。
8、 焊接管径较小且热裂倾向较大材质的焊缝时，宜采取焊缝两侧装冷却铜块，或用冷水、乙醇檫拭焊缝两侧等措施，以减少焊缝的高温停留时间，加快焊缝冷却速度。
9、 焊接完毕必须及时将焊缝表面的熔渣及周围的飞溅物，防飞溅材料清理干净。
10、焊接施工中避免污染，应采用不锈钢锤、不锈钢丝刷、专用砂轮片。
高端装备制造关键材料 遥看高温合金两千亿市场
高温合金主要用于制造发动机及燃气轮机中的四大关键热端部件：燃烧室、导向器、涡轮叶片和涡轮盘
高温合金占发动机总重量的40%-60%，航空发动机推重比的提高，70%以上的贡献来自材料技术。海空1军装备建设提速，民用航空市场需求更为庞大，舰船、发电等燃气轮机国产化是大势所趋，预计未来20年我国发动机及燃气轮机需求规模超万亿，将带来超过2000亿元的高温合金需求。
全球高温合金产业发展现状 寡头特征明显2012年，全球高温合金消费量为28万吨，占钢铁总消费量的0.02%，市场规模达100亿美元。目前来看，全球范围内能够生产航空航天用高温合金的企业不超过50家，主要集中在美、英、法、德、俄、日等国，整个行业具有较为明显的寡头特征。在涉及航天航空应用领域的高温合金钢产品，发达国家均视其为战略军事物资，对外进行严密管控。
美国在高温合金研发以及应用方面一直处于世界领1先地位，年产量约为5万吨，其中近60%用于民用领域。美国有多家独立的高温合金公司，包括能够生产航空发动机所用高温合金的公司有通用电气公司（GE），普特拉-惠特尼公司（PW），以及其他能生产特钢和高温合金的公司如汉因斯-斯泰特公司（HaynesStel-liteCompany），1佳能-穆斯克贡公司（Cannon-MuskegonCorporation），因科国际公司（IncoInternationalInC），特殊金属公司（SpecialMetalInC）和卡彭特公司（Carpenter）等。
欧盟国家中英、德、法是世界上主要的高温合金生产和研发代表。英国是世界上最早研究和开发高温合金的国家之一。英国的铸造合金技术世界领1先，代表性的是国际镍公司（MondNickelcompany）的Nimocast合金，后该国的飞机发动机制造商罗罗控股公司（Rolls-Royceplc）又研制了定向凝固和单晶合金SRR99、SRR2000和SRR2
