《表1 690合金焊丝化学成分要求》

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《安全端镍基焊材焊接缺陷敏感性研究》

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注:（1）w（Al+Ti）max=1.5%；（2）w（B）max=0.005%，w（Zr）max=0.02%。

在690焊材的成分体系中，Nb作为稳定化元素是提高其抗晶间腐蚀性能的最佳选择，但同时，Nb的加入可能增大焊接结晶裂纹的敏感性。ASME对NiCrFe-7系焊丝的成分要求如表1所示[1]。研究发现，690合金焊接结晶裂纹的形成与结晶过程中的偏析现象密切相关。焊材中Ni含量较高，增大了富Ni共晶的形成趋势。Ni-Nb共晶相的熔点较低，平衡条件下仅为1 175℃，在非平衡的焊接条件下则更低[2]。焊缝金属结晶速度较快，在结晶过程中易形成晶界或晶内的低熔点共晶相偏析，焊缝凝固过程中再拉应力作用下产生裂纹，当低熔点共晶相形成元素含量相对较高时，焊缝金属中的偏析程度相应较大，裂纹产生倾向大。因此，将Nb含量控制在一个较低水平，对690焊材的抗结晶裂纹性能相对较好。有研究认为，当w（Nb）>2.0%时，结晶裂纹敏感性显著增大[3]。有些合金元素对结晶裂纹的影响主要表现为可增加晶界析出物，抑制低熔点共晶组织的形成，降低结晶裂纹敏感性。Mn元素的加入在一定程度上可抑制Nb在晶界的偏析，提高690焊材熔敷金属抗结晶裂纹能力。对比研究发现，Inconel 600等镍基合金结晶裂纹倾向较小，是由于这些合金中含有较多的Mo、Mn等元素，在晶界形成大量析出物，阻碍结晶裂纹的产生[4]。结晶裂纹属于热裂纹，其主要表现为尺寸小（<0.5 mm），现有的无损检验方法难以检出，若不能及时发现并解决，将成为核设备长期运行的安全隐患。