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。

中国镍基高温合金市场将稳定增长

镍基高温合金在整个高温合金领域占有特殊重要的地位，是高温合金中应用最广、高温强度最1高的一类合金。它广泛地用来制造航空喷气发动机、船舶、各种工业和车辆燃气轮机的最热端部件。目前，在先进的发动机上，镍合金已占总重量的一半，不仅涡轮叶片及燃烧室，而且涡轮盘甚至后几级压气机叶片也开始使用镍合金。与铁合金相比，镍合金的优点是：工作温度较高，组织稳定、有害相少及搞氧化搞腐蚀能力大。与钴合金相比，镍合金能在较高温度与应力下工作，尤其是在动叶片场合。

近年来，我国航空航天工业和国民经济的迅速发展为镍基高温合金提供了强劲的市场需求，促使国内镍基高温合金主要生产企业迅速地更新装备、提高工艺水平，从而形成了一定的产业规模。目前，国内镍基高温合金的产量由2009年的11000吨增长到2013年的15000吨左右，年增长率在8.6%左右。

　　中国大陆的镍基高温合金生产尚处于产品生命周期的成长初期，因此产量并不高。当前，我国镍基高温合金行业的产地比较集中，主产区主要集中在上海，北京、辽宁、浙江、四川等地。

　　目前，国际市场上每年消费镍基高温合金材料10多万吨，被广泛应用于各个领域。根据中国金属学会高温材料分会的数据，在国内市场上，2009年中国镍基高温合金需求量约16000吨，2013年已经增长到近23000吨，年均复合增长率达到10.5%，市场规模在50亿元左右，行业供需缺口有拉大的趋势。

钢铁去产能再加劲 去了6500万吨再去5000万吨

　　去年，在从中央到地方，从政1府到企业的共同努力下，化解钢铁过剩产能取得了阶段性成果。《政1府工作报告》提出，今年要扎实有效去产能，再压减钢铁产能5000万吨左右。面对钢材价格回升，去产能的力度不能减，无论是淘汰“僵尸企业”，还是打击“地条钢”，根本上都是为了优化产业布局，实现行业的可持续发展——

　　2016年，钢铁行业着力推进供给侧结构性改革，实施钢铁去产能，全年共化解粗钢产能逾6500万吨，超额完成化解4500万吨粗钢产能的年度目标任务。今年的《政1府工作报告》提出要扎实有效去产能，再压减钢铁产能5000万吨左右。

　　成效初显预期向好

　　2016年初，国务1院出台的《关于钢铁行业化解过剩产能实现脱困发展的意见》要求，用5年时间再压减粗钢产能1亿吨至1.5亿吨。一年来，去产能深入推进，钢铁业开始出现积极变化，钢材价格触底回升、行业扭亏为盈，整体运行走势稳中趋好。

　　2016年，国内钢材价格止跌回升。钢材综合价格指数由年初的56.37点上涨到99.51点，上涨43.14点，涨幅76.5%。随着市场趋于正常，钢铁行业效益状况明显改善。2016年，中钢协会员钢铁企业实现利润总额超过300亿元，与2015年亏损近800亿元形成鲜明对照；销售利润率由2015年的-2.7%上升为1.1%；资产负债率由2015年的70.6%下降为69.6%。

　　“钢铁企业生产经营效率明显提升，有力提振了行业士气和结构性改革的信心。”中钢协副会长迟京东表示，去年，一批影响大的产能布局调整项目加快实施，宝钢湛江基地一期投产、山钢日照基地一期加快建设等举措，充分体现了企业对产业发展前景的信心。

　　钢铁业化解过剩产能的最终目标是推动产业转型升级，提升企业的整体素质和核心竞争力。2016年以来，钢铁产业结构优化、转型升级步伐明显加快。宝钢和武钢重组打造了中国的世界1级钢铁航母，为推动钢铁行业兼并重组起到破局性的引领作用。中信泰富与青岛特钢重组构建了全球最1大的专业化特钢龙头企业集团，为跨区域、跨所有制企业主动兼并重组发挥了示范作用。与此同时，钢铁业变得更“绿”了。中钢协会员钢铁企业通过主动压减过剩产能，实施节能环保改造升级，2016年吨钢转炉炼钢能耗、吨钢电炉炼钢能耗同比分别下降14.1%、12.8%，吨钢耗新水同比下降3.9%，二氧化硫、烟粉尘排放分别下降22.5%、11.9%。