在发电行业,部件长期暴露在高温、高压和腐蚀性环境中,因此选择可焊接的高温合金对于制造、组装和维修至关重要。最常被选用的合金,是因为它们在高温性能、环境耐受性以及至关重要的可焊性之间取得了平衡。
镍基高温合金因其卓越的抗蠕变和抗氧化性能而占据主导地位。
Inconel 617: 是先进超超临界(USC)燃煤和燃气轮机部件(如燃烧室和过渡管道)的首选材料。其优异的高温强度和高达1100°C的抗氧化性使其成为理想选择,并且它被认为是可焊性较好的先进合金之一。
Inconel 625: 因其出色的耐腐蚀和抗疲劳性能而被广泛使用。由于其良好的可焊性和抗焊后开裂能力,它常被用于管道系统、换热器壳体以及作为堆焊或包覆材料进行焊接。其强度来源于固溶强化而非沉淀硬化,从而简化了焊接工艺。
Inconel 718: 虽然更常见于航空航天领域,但它也用于发电领域的高强度部件,如涡轮盘和叶片。作为一种沉淀硬化合金,其可焊性良好,但需要严格控制以避免应变时效开裂,并且必须进行特定的焊后热处理。
Inconel 738 / 939: 由于其高强度和良好的涂层兼容性,这些合金广泛用于第一和第二级涡轮叶片和导向叶片。由于铝和钛含量高,它们的可焊性更具挑战性,容易产生裂纹。它们主要在维修操作中使用高度专业化的技术进行焊接。
Hastelloy X: 一种镍铬铁钼合金,以其卓越的抗氧化性和高温强度而闻名。它被广泛用于焊接燃烧室、燃烧器和加力燃烧室部件。其固溶强化的特性赋予了它良好的可焊性。
Haynes 230: 是Hastelloy X的流行替代品,提供相似的抗氧化性和长期热稳定性。它通常用于焊接类似的应用。
Stellite 6: 一种钴基合金,很少用于结构部件,但作为耐磨堆焊层被广泛焊接。它应用于阀座、涡轮叶片护罩以及其他在高温下承受严重磨损、咬合和侵蚀的部件。
316/316L 不锈钢: 虽然不是高温合金,但这种奥氏体不锈钢是发电厂非极端区段的管道、换热器和结构部件的基础材料。其优异的可焊性使其成为整个行业中最常焊接的材料之一。
合金的选择取决于电厂内特定的服役条件,从燃气轮机最热的区段到高压蒸汽轮机和锅炉系统。在该领域成功进行高温合金焊接始终需要:
精确选择填充金属: 使用匹配或超合金化的填充金属以确保耐腐蚀性和强度。
严格控制热输入: 以最小化热影响区的偏析和开裂。
强制性的焊后热处理(PWHT)和热等静压(HIP): 以消除应力、恢复微观结构并修复缺陷,从而确保部件在蠕变条件下的长期可靠性。
总之,发电领域最常焊接的高温合金——Inconel 617、625、718 和 Hastelloy X——之所以被选中,是因为它们在极端环境中经过验证的性能以及相对较好的可焊性,这使得关键电厂基础设施的制造和维修成为可能。