镍基合金弯曲加工工艺

    镍基合金通常在650~1000℃以上工作，具有高温强度、持久强度和抗蠕变强度。基于上述特点，广泛应用于化工成套设备、高参数电站锅炉等恶劣环境。化学压力容器制造过程中，常用镍基合金作为填充金属，对存在高热处理温差的异种钢进行焊接。由于镍基硬度高，在制造焊接工艺评估的弯曲样品和实施弯曲试验过程中，样品的弯曲结果直接关系到焊接工艺的合理性。因此，研究高硬度镍基合金弯曲样品的加工工艺对于指导镍基焊接压力容器的制造具有重要意义。

    本次试验所用试板母材为12Cr2Mo1VR和13MnNiMoR钢板，试板尺寸为60mm×130mm×400mm，试板开10°V型坡口。其制备工艺方案为：先在两块试板的V型坡口面上电渣堆焊镍基焊带6mm，然后打磨堆焊层表面至平整，分别按各自母材的性能进行热处理。装配对接试板，根部装配间隙预留15mm，焊接过程中需要添加垫板，垫板材料为Q345R，尺寸为10mm×40mm×400mm。试板堆焊所用焊带为EQNiCrMo-3及配套焊剂，试板对接所用焊丝为ERNiCrMo-3及配套焊剂，其焊接工艺参数见表1，堆焊后的热处理参数见表2。

    弯曲试样加工，可先用锯床在试板厚度方向切割成12mm厚试样，然后用铣床加工试样内外表面沟痕、毛刺至10mm厚，将加工完成的弯曲试样（试样形式如图1所示），在压力机上按照弯心直径40D/mm，弯曲角度18a/°进行弯曲试验。

    试样弯曲后的结果如图2所示，发现全部开裂或断裂。其中，图2（a）中断裂位置发生在堆焊层，图2（b）中开裂位置在填充焊缝，开裂方向沿着铣刀加工痕迹开裂，图2（c）中断裂位置发生在焊缝中间位置。

    按照上述内容加工后，对试样弯曲受拉表面先用砂纸将铣刀刀痕打磨消除，然后对表面进行抛光处理，以消除在弯曲时易引起应力集中的刀痕、毛刺、磨粒、尖锐、沟槽和部分表面加工硬化层，按照NB/T47013.5-2015《承压设备无损检测—渗透检测》标准进行100%PT探伤，确保无影响弯曲试样开裂的表面微裂纹后，按照表3参数进行弯曲试验。试样的弯曲结果如图3所示，发现试样未发生断裂和大面积开裂，但是在焊缝中心仍有肉眼可见的微小裂纹。通过比较图2和图3的测试结果，可以发现应力集中和加工硬化可以导致镍基样品的弯曲、开裂和断裂。在消除刀痕、毛刺、磨粒、尖锐度、凹槽和部分表面加工硬化层后，弯曲过程中仍有裂纹，但与抛光前相比，裂纹的数量和长度显著减少。同时可以看出，少量的加工硬化层会导致镍基样品弯曲开裂。