徐锴　宋建廷　冯伟　曹宇堃　贾立超

摘要： 从化学成分、力学性能、抗晶间腐蚀能力及高温试验拉伸断口等方面对比分析了新型镍基690合金带极堆焊材料EQNiCrFe-13和EQNiCrFe-7A的差异，同时对SA508-3钢母材进行Z向拉伸试验研究2种堆焊材料与SA508-3钢母材界面的结合强度。研究结果表明，新型690合金由于Mn，Nb含量的提高，其力学性能和抗DDC（Ductility dip cracking）性能优于传统690合金EQNiCrFe-7A。

关键词： 690镍基合金; 带极堆焊; 高温拉伸试验

中图分类号： TG 423

Abstract： Differences between EQNiCrFe-13 and EQNiCrFe-7A new types of nickel-based 690 alloy strip surfacing materials were compared and analyzed from aspects of chemical composition， mechanical properties， resistance to intergranular corrosion and analysis of tensile fracture through the high-temperature test. And Z-direction tensile test was carried out on base metal of SA508-3 steel to study bonding strength of the interface between the two surfacing materials and SA508-3 steel. The research results showed that the new 690 alloy had better mechanical properties and resistance to DDC than the traditional 690 alloy EQNiCrFe-7A due to increase of Mn and Nb content.

Key words： 690 nickel-based alloy; strip surfacing; high temperature tensile test

0 前言

目前在核电站设备制造中应用的带极堆焊690合金的是EQNiCrFe-7A型焊带。国内外开展的ERNiCrFe-13 研究主要集中在焊丝抗裂性方面，EQNiCrFe-13 焊带/焊剂方面的报道较少。有文献资料及应用实例表明在ERNiCrFe-7A 焊丝的基础上现提高Mo 和Nb 的含量，能够显著增加690 焊丝的抗DDC 能力。SMC公司目前已开发新型690 镍基合金NiCrFe-13带极堆焊材料INCONEL Weldstrip 52MSS，在Inconel Weldstrip52M基础上添加4%的Mo和2.5%的Nb，提升了抗DDC的能力。20世纪90年代初，国内就开始了690镍基合金焊接材料的研制但主要针对EQNiCrFe-7A。经过20多年的努力，尽管已经取得了一些成果，并研制出了690镍基合金焊带/焊剂，但基本停留在试验室研制阶段，目前国内并没有针对EQNiCrFe-13带极堆焊焊材的相关研究，该文针对国产新型690合金焊带EQNiCrFe-13开展材料性能试验，并与传统EQNiCrFe-7A型焊带进行对比分析不同合金体系对690带极堆焊性能差异。

1 试验材料和方法

试验采用0.5 mm×60 mm， 245～1 651 μm的國产EQNiCrFe-13焊带WHDNi693，焊剂WSJ63HR，试验工艺参数见表1。

有研究表明，Mo是690合金体系中固溶强化元素，能够降低合金层错能，增加共晶组织比例，细化<121晶粒，可以提高强度[1-2]。Nb可以有效降低合金的DDC裂纹敏感性，Nb的碳化物在晶界的析出，让晶界更加曲折蜿蜒，从而增加了晶界滑移的阻力[3]。EQNiCrFe-13合金体系在EQNiCrFe-7A的基础上增加了Mo，Nb元素的含量以达到提升熔敷金属强度和抗DDC性能的目的。2种合金体系下堆焊熔敷金属成分见表2。为避免母材稀释影响，堆焊层厚度≥20 mm。

拉伸试验：按照AWS B4.0M和ASTM E21-17标准进行试验。试件形状采用棒状，保证试件的纵轴与焊缝的轴线吻合，试件尺寸12.5 mm。……