HastelloyC276哈氏合金性能参数介绍 HastelloyC276冷轧薄板 冷热板 热轧板

HastelloyC276哈氏合金

HastelloyＣ一２７６镍基合金因为具有强度高、非磁性、 耐腐蚀、 电阻率高、 导热性能好和焊接性能优等特点已成为ＡＰｌ０００核主泵屏蔽套的首选材料。 定子屏蔽套的厚度一般为０． ３～０． ５ ｍｍ，长度在３０００ ｍｍ以上， 直径为５６５ ｍｍ， 而且其直径所允许的偏差仅为± ０． ０７６ ｍｍ， 所以其焊接成形制造工艺精度要求极高。 激光焊接具有功率密度高、 热输入低、 焊缝窄且晶粒细小、 热影响区小以及易于实现自动化等特点， 满足ＡＰｌ０００核主泵屏蔽套焊接成形的基本要求。 不过激光焊接是一个快速而不均匀的热循环过程， 焊缝附近会出现很大的温度梯度， 焊后的结构中也会出现不同程度的残余应力和变形， 它们是影响焊接结构制造精度和使用性能的重要因素。 而在影响焊接残余应力和变形的各种因素中， 夹具拘束对被焊工件焊缝及附近区域的非协调应变有显著影响， 尤其对于超薄板结构的焊接影响更加明显。

Hastelloy C-276化学成分

冶韩合金

%

镍

Ni

铬

Cr

铁

Fe

钼

Mo

钨

W

钴

Co

碳

C

锰

Mn

硅

Si

硫

S

磷

P

钒

V

钛

Ti

Hastelloy C-276

最小

余量

15.0

4.0

15.0

3.0

0.1

最大

16.5

7.0

17.0

4.5

2.5

0.01

1.0

0.08

0.03

0.04

0.3

目前， 国内外对厚度大于ｌ ｍｍ薄板结构的焊接残余应力和变形已经开展了较多的研究工作。采用模拟和实验的方法研究了工件厚度和焊接速度对焊接变形的影响， 发现焊接纵向和横向收缩变形都随工件厚度和焊接速度的减小而增大。通过建立工件和支撑夹具的有限元模型， 研究了连续激光焊接变形及残余应力的分布特点， 发现工件与支撑夹具之间摩擦系数及吸附力的变化对焊接平面外变形的影响较小。通过模拟和实验还发现夹具的不同布置形式对焊接变形的控制效果不同， 以及夹具拘束作用的处理方式不同对焊接变形的趋势也具有一定的影响。 虽然上述研究表明了夹具拘束对薄板结构焊接残余应力和变形有重要的影响， 但是目前关于厚度在ｏ． ５ ｍｍ及以下的超薄板结构的研究较少。

Hastelloy C-276在常温下合金的机械性能的最小值

冶韩合金

抗拉强度σb/MPa

屈服强度σp0.2/MPa

延伸率σ5 /%

布氏硬度 HBS

固溶处理

758

363

62

≤100

本文针对ＡＰｌＯＯＯ核主泵屏蔽套焊接成形对直径尺寸精度要求极高的制造难点， 对ｏ． ５ ｍｍ厚的Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ Ｃ一２７６薄板脉冲激光焊接温度场和拘束焊接残余变形进行了有限元模拟计算， 并搭建焊接温度和变形测试系统， 验证了所建立的有限元模型的可靠性。 同时， 利用验证的有限元模型进一步研究了夹具拘束距离对Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ Ｃ一２７６薄板焊接变形的影响规律。

采用ＡＮＳＹＳ软件建立三维热弹塑性有限元模型模拟了０． ５ ｍｍ厚的Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ Ｃ一２７６薄板的脉冲激光焊接过程。 模拟过程中先计算焊接温度场， 再将温度场结果作为边界条件读人力学分析模型进行焊接变形的计算。

几何模型简化 为了节省计算时间， 同时保证所提取的简化几何模型能反映实际焊接应力应变特点， 对焊接结构的原始几何模型进行了合理简化， 本文采用如图１所示的简化几何模型进行模拟计算。