李 娟， 李 霄， 李磊磊， 马 欢， 乔佳轶， 朱鹏龙

（西安石油大学 材料科学与工程学院， 西安710065）

0 前 言

随着航空航天、 核电以及海洋采油行业不断发展， 其工作环境越来越复杂， 对材料的服役要求越来越苛刻[1]。 研究表明， 镍基合金具有耐高温、 耐高压、 抗腐蚀等特点， 在石油化工和核电设备得到广泛应用， 其中690 镍基合金应用尤为广泛[2]。 然而， 在690 镍基合金焊接中易出现热裂纹， 导致焊接接头失效。 根据形态和温度区间将热裂纹分为结晶裂纹、 液化裂纹、 多边化裂纹和高温低塑性裂纹 （ductility dip cracking，DDC）。 研究发现， 690 镍基合金在使用过程中出现频率较多的是DDC， 因此研究690 镍基合金熔敷金属的DDC 敏感性是十分必要的[3-4]。

DDC 的产生机制较为复杂， 将其主要分为3种： 碳化物诱导裂纹机制、 杂质元素 （S 和P）偏聚机制和晶界滑移机制[5]。 影响DDC 形成的因素主要包括成分、 析出物和应变速率等[6]。 研究表明， 镍基合金焊材中加入Nb， Nb 与C 形成最有效的抗DDC 的碳化物， 不仅可以改进晶界形貌， 阻止弯曲晶界在凝固结束后变直， 同时对滑移晶界起到有效的钉扎作用， 从而使得熔敷金属的DDC 敏感性降低[7-11]。 由于Nb、 Mo 可以使得Cr 元素在晶界偏析， 提高了熔敷金属抗应力腐蚀的能力， 增加了熔敷金属基体与M23C6型碳化物之间错配度， 从而使应变集中， 当局部变形大于材料临界变形量时产生局部开裂， 从而增加DDC 的敏感性[12-13]。 当焊材中的Nb 含量为1%～2.5%时可以很好地控制DDC， 过量的Nb 会促进结晶裂纹和液化裂纹的产生[14-15]。 目前评价热裂纹敏感性的方法主要有可调拘束试验、 应变-裂纹试验、 纵向切片试验以及重熔试验等， 其中可调拘束试验方法因成本较低、 操作简单等优点得到广泛应用[10,16]。……