0 前言

镍基合金因具有优异的耐腐蚀和抗氧化性能，常用于使用条件苛刻、安全性要求高的设备。镍基合金690焊丝主要用于核电蒸汽发生器、稳压器，以及反应堆压力容器上、下封头与贯穿件连接处的预堆和焊接，过渡段壳体内壁隔离层的预堆及与径向支撑块的焊接，接管端部预堆边及与安全端的焊接等。

试验在常温下进行，根据试验器性能和以往其他涡轮盘的试验经验，取试验的下限转速nT,min为5 000r/min，试验上限转速nT,max按照以下方法进行计算。

用于国内核电设备的690镍基合金气保焊焊丝主要有SMC国际超合金集团和瑞典Sandvik公司的产品。到目前为止，还没有国产690镍基合金焊丝用于核一级产品的制造。

日本东北大地震（2011年3月11日，MW9.1）的余震发生在2011年4月7日（MW7.1），震源深度约53km，在主震以西约60km。从区域记录获得的标准矩张量除了我们解中显著大于全球矩心矩张量中的非双力偶部分之外，与全球矩心矩张量解非常相似。类似于所罗门群岛2003年发生的地震，二阶矩产生非常细长的震源椭球（在这种情况下，走向近似垂直；图8）和3.1km／s的破裂速度（表2）。方向性比的值d＝0.38（表2）表明破裂为单侧扩展。对于该事件进行了噪声污染高达20%的刀切测试，结果表明重建的二阶矩稳定性相当低（见玻利维亚地震一节）。

国产焊丝和进口焊丝主要的差异体现在两个方面：①焊接微裂纹(热裂纹)；②焊接工艺性。核用690镍基合金焊丝面临着非常严重的热裂纹问题，包括结晶裂纹和高温低塑性裂纹(DDC)。裂纹的试验方法有STF试验、可调拘束试验、重熔试验和铸销试验等。国内外有关690镍级合金焊接材料的裂纹的研究文献较多，裂纹测试方法相对固定[1-4]。哈尔滨焊接研究院有限公司在十多年的研究过程中，结合实际问题，摸索总结了纵向切片试验和大厚度裂纹试验，可有效对裂纹进行试验评价。

这与“深化供给侧结构性改革必须把发展经济的着力点放在实体经济上”的要求背道而驰。与“坚持新发展理念，毫不动摇巩固和发展公有制经济，毫不动摇鼓励、支持、引导非公有制经济发展，使市场在资源配置中起决定性作用，更好发挥政府作用”的要求不相适应。发挥政府作用加大税收监管，构建价格反应灵活、竞争公平有序、企业优胜劣汰的市场环境十分关键。

1 试验材料及工艺

指视野中垂直范围内所能清晰观察到的物象界限。当不用微调就能看清楚一个物像的平面及上下结构，这个能够看清的厚度即焦点深度。

 

表1 试验用SA508 Cl.1Gr.3锻件的化学成分(质量分数，%)

  

CSiMnPSNiCrMoCu0．190．151．410．00310．00190．760．440．510．023

 

表2 试验用焊丝的化学成分(质量分数，%)

  

焊丝牌号CSiMnPSCrMoCoCuTiAlNbNFeNiFM52M0．03000．150．240．00130．001930．280．00460．0010．0010．510．680．800．021010．21基体WHS690M0．00960．100．420．00230．003129．650．05400．0030．0010．600．230．830．00729．91基体WHS694M0．02900．153．940．00120．000529．370．08600．0390．0320．380．152．240．01009．7553．79

 

表3 试验用焊丝熔敷金属力学性能

  

焊丝牌号屈服强度Rp0．2/MPa抗拉强度Rm/MPa断后伸长率A5(%)FM52M44565539WHS690M46067039WHS694M49564535．5

 

表4 自动TIG堆焊工艺参数

  

焊接电流I/A电弧电压U/V焊接速度v/(mm·min-1)送丝速度v丝/(mm·min-1)层间温度T/℃22012．51141300<177

2 试验方法

2.1 DDC裂纹试验

690镍基合金焊丝，具有严重的DDC裂纹敏感性，通过STF试验可进行DDC敏感性对比。STF试验在Gleeble 1500D热模拟机上进行。

纵向切片试验实际上是模拟平板端面预堆边试验。选取母材508-3钢板，规格200 mm×100 mm，在面上TIG堆焊。焊接工艺参数：摆动TIG，焊接电流200 A，摆宽6 mm，焊接速度120 mm/min，送丝速度1 350 mm/min，道间温度121～177 ℃。堆焊16层，每层6道，宽度48 mm，堆焊层厚28 mm,如图4所示。线切割取样，边缘去掉3 mm一层，然后陆续取样，每隔4 mm一件，各取4～8件。将距离边缘3 mm，7 mm，11 mm，15 mm的面磨床加工，PT检测裂纹情况。

STF试验完成后，采用30倍读数显微镜对裂纹进行观察，主要观察的内容包括裂纹形态、裂纹的位置、裂纹数量、裂纹长度等参数，并做记录。

第四，全面推进节水型社会建设。节水型社会建设是今后发展的方向。这些年我们一直在大力推进节水型社会建设，无论是农业还是城市，还是工业方面，我们都明确了用水指标、用水定额，全面加大节水力度。

2.2 可调拘束试验

目前国内外对结晶裂纹的试验方法比较多，可调拘束试验方法是目前为止公认的用于评定材料结晶裂纹敏感性最为有效和直观的方法之一。

采用STF试验方法对FM52M和WHS694M焊丝熔敷金属的高温失塑裂纹敏感性进行了测试，获得温度-应变曲线，试验曲线如图6所示。

 

表5 焊丝熔敷金属的最小临界应变值

  

焊丝牌号εmin(%)FM52M1．2WHS694M1．3

  

图1 横向可调拘束试验示意图

DDC敏感性试验结果表明，WHS694M与FM52M抗DDC能力相差不大。

  

图2 确定材料BTR,CST的示意图

同理，由曲线ε-MCL可求出各应变量下ε1,ε2,ε3……下最大裂纹长度所对应的温度区间ΔT1,ΔT2,ΔT3。在ε-T坐标系内，对数据进行回归处理，得到的平滑曲线，作为该材料在脆性温度区间内(BTR)的凝固塑性曲线。以裂纹高温端温度Ta的零应变为原点作塑性凝固曲线低温侧的切线，此切线的斜率即为临界应变速率CST。

2.3 重熔试验

其中,MCL实际是与BTR相对应的;BTR表示材料产生结晶裂纹温度区间的大小，它与材料冶金特性密切相关，而与焊接工艺参数关系不大，一般而言BTR越宽，材料结晶裂纹敏感性越高；临界应变量εmin表征材料萌生裂纹的难易程度，与材料的冶金因素及焊接工艺条件有关，一般而言εmin越小，材料结晶裂纹敏感性越高。

试验用母材选择SA508Cl.1Gr.3锻件，其化学成分见表1。试验用焊丝选择SMC生产的FM52M焊丝，哈尔滨焊接研究院有限公司研制的WHS690M焊丝和WHS694M焊丝，焊丝的化学成分和力学性能见表2和表3。这两种焊丝能够满足ASME SFA-5.14《镍和镍合金填充丝和焊丝标准》要求，而且具有良好的焊接工艺性。试验焊接工艺见表4。焊接过程中必须需严格控制焊缝区层间温度<177 ℃，从而减小接头残余应力，改善接头的裂纹敏感性。

2.4 纵向切片试验

试验时将试样固定在热模拟机的夹块上，调整夹块的位置，以确保试样与夹头之间没有间隙。试验间抽真空到5.0×10-3 Pa，然后充氩气，抽真空和充气进行两次，以免对试样的污染；对机器的位移和负载等调零，接着试样以100 ℃/s的速度加热到测试温度，在测试温度停留10 s，然后以0.6 mm/s的位移速率拉伸至给定的位移量，在此温度保持载荷10 s后,将试样冷却至室温。试验结束后，记录下位移、应变和力等数据。

  

图3 重熔试验示意图

2.5 大厚度裂纹试验

在508-3钢母材平面上堆焊大厚度试样，堆焊熔敷金属尺寸200 mm×150 mm×40 mm。然后沿横向、纵向分别切片取样，每个大面经磨床加工后进行PT检测裂纹情况，如图5所示。

  

图4 堆焊及取样图

  

图5 大厚度堆焊裂纹试验

3 试验结果及分析

3.1 STF试验

试验时将试板的一端以悬臂梁的形式固定在弯曲模块上方，然后采用TIG电弧在试板上从A点到C点进行重熔(焊接工艺见表5)，当电弧移动到B点时，装置压头使试板以某一速度单向弯曲，直到试板与弯曲模块完全贴合为止，试验示意图如图1所示。电弧在B点弯曲之后仍继续前进，直至C点停车断弧。

将试验结果的最小中间值作为最小临界应变值(εmin)来评价熔敷金属高温失塑裂纹的敏感性，试验结果见表5。从表5可见，FM52M和WHS690M的DDC裂纹敏感性相当。

在所测得的冷却曲线上出现拐点Ta，为产生结晶裂纹的起始温度。根据冷却曲线的形状及柺点温度值，从每组冷却曲线中选取一条最具有代表性的曲线，作为该试验材料的焊接冷却曲线。然后由各应变量下产生的最大裂纹长度及焊接速度MCL/v，计算最大裂纹形成时间，再在冷却曲线上找到对应的温度Tb，具体方法如图2所示。

  

图6 试验焊丝熔敷金属STF曲线

3.2 可调拘束试验

通过横向可调拘束试验，定量地得到了FM52M(690-1),WHS694M(690-2)及WHS690M(690-3)焊丝在不同应变量下产生的最大裂纹长度MCL、临界应变量εmin、脆性温度区间BTR以及临界应变速率CST。试验结果如图7和表6所示。

在5083钢试板上堆焊至少10 mm 690镍基合金层。试板尺寸300 mm×150 mm×50 mm，焊接方法为自动TIG填丝，焊接材料选WHS690M,FM52M和WHS694M。堆焊完成后，试样表面轻轻刨平，对堆焊层表面区域进行液体渗透检验，检验按照JB/T 4730.5《承压设备无损检测》的要求执行。对堆焊层进行重熔，画10个重熔线，重熔线外径32 mm，内径17 mm，5个TIG电弧熔1圈，另外5个TIG电弧熔2圈。重熔试验如图3所示。

采用CST值作为评定结晶裂纹敏感性指标时，CST值不仅与BTR大小有关，而且与εmin大小、凝固塑性曲线形状有关，是一项能够反映结晶裂纹敏感性各个影响参数变化的综合指标，不仅能反映材料冶金因素，也能反映焊接工艺参数对结晶裂纹敏感性的影响。因此，CST值可以全面和准确地评定材料的焊接结晶裂纹敏感性；同时CST值越大，其抵抗结晶裂纹的能力也越强。

吉林建筑大学土木工程专业成立了“新型结构创客空间”，以此作为基于创客教育的第二课堂的活动基地。现以“创造实训中心”活动为例，介绍基于创客教育的第二课堂实践活动。

  

图7 试验690最大裂纹长度

 

表6 不同焊丝的结晶裂纹敏感性试验数据

  

材料编号最大裂纹长度MCL/mm临界应变量εmin(%)脆性度区间BTR/℃临界应变速率CST/(×10-2·℃-1)实际凝固温度T/℃11．210．28<εmin<0．4265．41．080×10-2137621．41εmin<0．2892．39．42×10-3137031．280．28<εmin<0．42103．98．39×10-31386

对FM52M,WHS690M和WHS694M重熔试验，WHS694M重熔试验结果如图8所示。

试验结果表明，FM52M,WHS690M和WHS694M结晶裂纹敏感性相差不大。

3.3 重熔试验

试验结果表明：FM52M,WHS690M和WHS694M重熔1圈和重熔2圈，试验结果均无裂纹。

3.4 纵向切片试验

对FM52M,WHS690M和WHS694M进行纵向切片试验。取样位置分别为距试板边缘3 mm,7 mm,11 mm和15 mm。试验结果如图9所示。从试验结果来看，WHS690M在3 mm和7 mm面上均发现裂纹，3 mm面上非常严重，其余切面上无缺陷。FM52M和WHS694M在3 mm面上也有较多的缺陷存在，其余切面无缺陷。另外，缺陷主要分布在散热条件不好的边缘区域和厚度大于20 mm以上的区域。

  

图8 WHS694M重熔试验照片

  

图9 大厚度纵向切片试验PT结果

3.5 大厚度裂纹试验

对FM52M,WHS690M和WHS694M进行大厚度裂纹试验，去掉3 mm边缘后，FM52M,WHS690M和WHS694M均未发现裂纹在WHS690M的3 mm面上，经磨床加工后，PT发现点状缺陷，金相试验确认为裂纹。将裂纹打开，进行扫描电镜和能谱分析，结果如图10和图11所示。

690镍基合金焊丝熔敷金属裂纹为典型的结晶裂纹+DDC，在高温区，出现结晶裂纹，熔池冷却过程中，由结晶裂纹引发了DDC。因此，结晶裂纹是主要原因。利用能谱分析，发现结晶裂纹液膜中S的含量明显增加，所以，推断结晶裂纹是由S引起的低熔点共晶物。

  

图10 690镍基合金焊丝熔敷金属结晶裂纹+DDC低倍形貌

  

图11 690镍基合金焊丝熔敷金属结晶裂纹+DDC高倍形貌

4 结论

(1)DDC敏感性试验、结晶裂纹敏感性试验作为690镍基合金热裂纹常用的试验方法，可作为焊材裂纹敏感性对比试验，而非有效的评价方法。

例如，在教授《烛之武退秦师》这一文言文时，各个小组长就要明晰哪位组员查阅“贰、鄙、许、阙、微、蔽”等重要实词的意思，哪位组员查阅“晋军函陵、若亡郑而有益于君、越国以鄙远”等句子中的词类活用，最后又由哪位组员赏析人物形象和写作技巧。通过这样细致的小组分工，让学生学会自主查阅资料和组内互动与合作，以此为组间交流做好准备和铺垫，进而提高“多元互动”式合作学习在高中语文课堂教学中的运用效率。

外文图书采购工作，首先对采购人员的外语水平有一定要求。外文图书包括各种不同的语言，要想采到合适的书籍，采购人员应该具备一定的外语基础，同时对国外图书的出版和发行状况有一定的了解。其次是专业要求。外文图书的采购范围包括各门学科，这在一定程度上影响到了外文图书的采购工作。

(2)重熔试验表明，该试验方法对690镍基合金焊丝的裂纹并不敏感。

(3)大厚度裂纹试验可作为裂纹试验和评价的有效方法，值得推广应用。

参考文献

[1] Collins M G, Ramirez A J, Lippold J C. An investigation of ductility-dip cracking in nickel-based weld metals-Part III[J]. Welding Journal, 2004, 83(2): 39-49.

[2] 霍树斌, 陈佩寅, 陈燕,等. 核用Inconel 690焊丝TIG焊微裂纹产生机理研究[J]. 焊接, 2012(9):31-36.

[3] Coniglio N, Cross C E. Towards Establishment of Weldability Testing Standards for Solidification Cracking[M].Cracking Phenomena in Welds IV. Cham: Springer, 2016: 37-66.

[4] Alexandrov B T, Lippold J. Further development of the cast pin tear test for evaluating solidification cracking in Ni-base alloys[M].Hot Cracking Phenomena in Welds III. Berlin, Germany, 2011: 317-331.