镍基合金管的凝固裂纹应综合焊接修复、工艺优化及材料改性策略处理。
1、裂纹修复技术
熔焊修复:采用钨极氩弧焊(GTAW),优先直流正接减少热输入;使用高纯度氩气保护,必要时添加He/H₂混合气体提升熔池流动性。
预处理关键在于彻底清理裂纹区域(丙酮或专用清洗剂去油污),机械打磨裂纹末端消除应力集中。
分层焊接控制:错开起弧/收弧位置(每层角度≤390°),控制层间温度≤50°C,避免热积累引发二次裂纹。
2、工艺参数优化
焊接工艺调整:
(坡口设计)增大坡口角度,减小钝边尺寸,确保熔透性。
(摆动技术)摆动宽度≤焊条直径3倍,两侧停顿保证熔合。
(热输入控制)优先脉冲电流GTAW代替常规焊接,减少晶粒粗化(对比SMAW可提升强度30%以上)。
热处理改进:退火温度≤1065°C,采用高温入炉+快速升温抑制晶界裂纹;固溶后增加稳定化退火(850-900°C保温),促进碳与Ti/Nb结合生成稳定碳化物。
3、材料改性策略
合金成分优化:添加 1 wt.% Zr 形成Ni₁₁Zr₉枝晶间液膜,通过液态回填缓解热应力,可完全消除激光熔覆裂纹。
微观结构调控:时效处理优化析出相分布,减少晶界脆性相聚集;选用低Nb焊丝(如ERNiFeCr-2)降低偏析风险。
通过精准控制焊接参数(低热输入+多道焊)、优化合金成分(Zr添加)及强化焊前清理,能显著抑制凝固裂纹,对已产生裂纹需结合熔焊修复和分层控温技术协同处理。