镍基合金喷焊层焊接时组织变化及裂纹敏感性研究

1.前言 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.然而,由于玻璃釉层脆性大、塑韧性差,焊缝处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,从而失去了防护作用.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"(专利申请号97106107).该方法采用THL焊条焊接带镍基合金喷焊层的碳钢管道,焊接时,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.由于焊接热循环的作用,喷焊层组织性能会发生变化,尤其是在近缝区可能产生裂纹,喷焊层与碳钢基体剥离,这将对焊接接头的使用构成极大的威胁.为此,我们采用模拟实际情况的试验,研究了焊接热循环对喷焊层组织性能的影响,为解决焊接接头的防护问题打下了基础.

两种镍基合金喷焊层的相分布与热疲劳性能

利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪及透射电子显微镜观察分析了含Cu和Mo(Ni-A)、不含Cu和Mo(Ni-B)两种镍基合金喷焊层样品的组织、相分布和成分分布,分别测定了基体部位、热影响区、结合区及涂层内的显微硬度.利用高频加热炉对两种喷焊层进行了热疲劳实验,对经热疲劳实验后喷焊层微观组织进行了观察,分析了喷焊层内的相分布和成分分布状态,探讨了热疲劳裂纹产生和扩展的过程及规律.结果表明:两种喷焊层内均有针状富Cr第二相弥散分布,具有较好的热疲劳性能.Ni-A样品喷焊层可以分成两个区域:在靠近基体的区域均匀地分布着块状富Cr第二相;在离表层200μm左右的区域内分布有针状富Cr第二相,体积比块状富Cr第二相小几十倍.Ni-B样品喷焊层内只有针状富Cr第二相,在整个喷焊层内均匀分布.Ni-A样品喷焊层由于过渡区域的存在,具有比Ni-B样品喷焊层更好的热疲劳性能.热疲劳实验前后样品的EDS分析结果表明两种喷焊层内的各相有较好的热稳定性.