镍基合金粉末的分类
(1)镍-铬系合金热喷涂粉末:该种热喷涂粉末的种类较多,例如镍-铬耐热合金,它是在镍中加入20%的铬制成的。镍-铬耐热合金在高温下几乎不氧化,是典型的耐热、耐蚀和耐高温氧化的涂层材料。涂层致密,与基体金属的粘结性能良好,是陶瓷、软金属等材料的涂层与基体的极好的过渡层材料,既能增加基体防高温气体侵蚀的能力,又能改善涂层与基体材料的粘结强度。
(2)镍-铬-铁系合金热喷涂粉末:此类热喷涂粉末是在镍-铬中加入适当的铁,其耐高温氧化性能比镍-铬系合金稍差一些,其他性能基本上与镍-铬系合金接近,突出的有点是价格比较便宜,因此可用作耐蚀工件的修补,也可做过渡层热喷涂粉末用。
(3)镍-铬-硼系合金热喷涂粉末:此系合金由于含有硼、铬和碳等元素,硬度比较高,韧性也适中,用喷涂后,其涂层耐磨、耐蚀、耐热性较好,可用于轴类、活塞等的防腐修复。
(4)镍-铝合金热喷涂粉末:镍-铝合金热喷涂粉末常用来打底层,它的每个微粒都是由微细的镍粉和铝粉组成。当喷涂时,热喷涂粉末通过火焰被加热到600摄氏度以上,镍和铝之间产生强烈的化学反应,生成金属间化合物,并放出大量的热,同时,部分铝还会氧化,产生更多的热量。在此高温下,镍可扩散到基材金属中去,可以使涂层的结合强度显著提高。镍-铝复合热喷涂粉末的另一显著特点是喷涂之后形成的涂层表面粗糙,因此提供了一个连接其他喷涂材料的理想表面。镍-铝复合热喷涂粉末的膨胀系数与大多数钢材的膨胀系数接近,因此也是一种理想的中间涂层材料。
镍基合金在碳钢与不锈钢焊接中的应用
在电力、石油化工等行业中,异种钢的焊接应用越来越广泛,异种钢焊接接头的服役条件也日益苛刻,如何保证异种钢焊接接头的质量显得尤为重要。在实际生产应用中,以珠光体型低碳钢和奥氏体不锈钢的异种钢焊接最为常见。珠光体型低碳钢和奥氏体不锈钢的金属组织和化学成分各不相同,焊接性也比较复杂,焊接时易出现问题。有用户规定碳钢和不锈钢焊接的焊接材料必须采用镍基合金,不允许使用之前通常采用的309型(Cr25-Ni13)焊接材料。
为此,科研人员进行了镍基合金用于碳钢SA106 Gr.B和不锈钢SA312 TP304L焊接的工艺试验,以确定合适的焊接工艺参数,用于指导实际生产。
采用规格Φ168.3mm×7.11mm,长150mm的无缝钢管对焊,每根管子一侧开单边30°坡口。采用钨极氩气保护焊(GTAW),焊接材料选用镍基合金Inco82(AWS牌号为ERNiCr-3)。
焊接前要打磨清理坡口面及两侧20mm范围内的油污、铁锈及氧化皮等,直至露出金属光泽,要保证装配质量。由于焊丝合金含量高,为防止焊缝根部氧化,打底焊接时管子内部要充氩气保护。焊接打底时,第·1一层和第二层都要进行充氩保护。采用多层多道焊,要注意层间清理,防止出现焊接缺陷。
对焊接后的试件进行射线检测,合格后取样进行力学性能试验和金相组织分析。力学性能试验测得试件拉伸强度为565MPa、532MPa,在碳钢热影响区断裂,侧弯(4个试样、α=180°)试验合格。V型缺口-20℃冲击功Akv分别为焊缝62、60、60J,热影响区46、67、55J(碳钢)和118、96、104J(不锈钢)。可以看出,使用镍基合金ERNiCr-3焊接的焊接接头的力学性能均满足NB/T 47014-2011《承压设备焊接工艺评定》要求,焊缝的强度、韧性均符合要求。观察发现异种钢焊接接头试样焊缝金相组织为奥氏体化的合金化合物,组织致密均匀。
过去通常采用309型焊接材料焊接碳钢和不锈钢异种钢接头,这种接头在长时间高温作用下,会造成碳的迁移,严重影响接头的力学性能。试验结果表明,采用镍基合金焊接材料,减少了高温下碳的迁移,可防止增碳层、脱碳层及脆化过渡层的形成,保证长时间高温工作条件下接头的性能。采用镍基合金进行异种钢接头焊接,得到的焊接接头外观成型良好。对焊接接头进行100%射线检测,没有发现气孔、未焊透及未熔合等焊接缺陷,焊接接头力学性能满足使用要求。
镍基合金在各个领域
1、海洋:海域环境的海洋构造物,海水淡化,海水养殖,海水热交换等。
2、环保领域:火力发电的烟气脱硫装置,废水处理等。
3、能源领域:原子能发电,煤炭的综合利用,海潮发电等。
4、石油化工领域:炼油,化学化工设备等。
5、食品领域:制盐,酱油酿造等。在以上的众多领域中,普通不锈钢304是无法胜任的,在这些特殊的领域中,特种不锈钢是不可缺少的,也是不可被替代的。近几年来,随着经济的快速发达,随着工业领域的层次的不断提高,越来越多的项目需要档次更高的不锈钢。随着各行业对镍基合金需求量的增长。2011年我国镍基合金市场规模达到230.7亿元,同比增长率19.47%。因此,行业发展水平处于稳步上升趋势。