GH2747（GH747）HAYNES747热电偶套管无缝管的超声波检测

什么是GH2747？

GH2747（原名GH747）是一种铁镍基沉淀硬化变形高温合金，长期使用温度可达1100°C。 由于其良好的高温强度、组织稳定性、耐高温氧化和耐腐蚀性能，已广泛应用于航空航天、核电、石油化工、冶金等领域，如航空航天、航天发动机燃烧室耐高温氧化件、工业航天发动机燃烧室耐高温件、工业炉辊、 传动装置、热电偶套管等[1,2,3,4]。
目前，我国关于GH2747高温合金的信息主要集中在物理和化学性能上[3,4]，但关于无缝GH2747高温合金管工业化生产的报道很少。根据国内冶炼工艺水平和精密无缝管制造水平，无缝GH2747高温合金管的开发可以通过冷热加工工艺控制完全实现，因此，开发无缝GH2747高温合金管对这种材料的工业生产和应用具有重要意义。

1.测试材料和方法

1.1 测试材料

GH2747合金经真空感应+电渣重熔工艺熔炼而成，最后热锻成规格为φ70mm的管坯。为了去除钢坯表面的氧化和直线路径等缺陷，将坯料剥离后切割成一定长度的段，并在棒材各段的一端钻一个φ12mm的中心孔。棒材在斜底炉中加热，然后在斜轧射孔机中打孔。打孔后，枪管尺寸φ70mm×7mm，外径偏差为（-1.50，+1.00）mm，壁厚偏差为±0.50mm。
表面检查后，将管子在氢氟酸和硝酸的混合物中酸洗，以除去表面的氧化铁，然后冲洗干净。原料管分两阶段冷轧成品，即φ70mm×7mm→φ38mm×4mm→φ25mm×3mm。φ38mm×4mm的中间管在连续辊底炉中在1050°C下进行溶液热处理，保持10min，然后进行矫直、酸洗、表面检查、研磨和清洗。溶液热处理在纯氢保护热处理炉中，温度为1020°C，持续8分钟，然后风冷。对固溶热处理合金管进行拉直，并进行超声波试验、涡流试验、水力试验、表面试验、尺寸试验、理化试验等，最终得到合格的无缝管。

1.2 测试方法

无缝管的超声波检测逐个进行，其验收等级应符合GB/T 5777-2008《无缝钢管超声波探伤方法》L2级的规定; 涡流检测按GB/T 7735-2016《缺陷无缝焊接（埋弧焊除外）钢管的涡流自动检测》的规定进行 水力试验按规定进行GB/T 241-2007《金属管水力试验方法》，试验压力为20MPa，稳压时间不小于5s。
目视检测无缝管表面质量，包括内窥镜内表面、SJ-201粗糙度仪表面粗糙度检测、外径和壁厚分别检测外径和壁厚检测，以及1m塞规弯曲度检测。
在无缝管末端取样进行化学成分分析、金相组织检查、拉伸试验（25-900°C）、维氏硬度试验、压扁试验、扩口试验和晶间腐蚀试验。化学成分分析分别按GB/T 11170-2008《不锈钢火花放电原子发射光谱法（常规法）》和GB/T 20123-2006《红外吸收法后钢高频感应炉燃烧总碳硫含量的测定（常规法）》在SPECTROMAXx型直读光谱仪和CS-8800型红外碳硫分析仪中分别进行;经研磨抛光后的纵向金相试样，采用王水进行蚀刻，晶粒尺寸等级按GB/T 6394-2017《金属平均晶粒尺寸的测定》规定;25-900°C的无缝管拉伸试验按照GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》和GB/T 228.2-2015《金属材料拉伸试验第2部分高温试验方法》的要求加工成纵弧拉伸试样，宽度为10mm，原标准距离为50mm， 并在DDL-300型电子万能拉力试验机中;无缝管维氏硬度试验按GB/T 4340.1-2009《金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法》中规定的HBRVU-187.5型光学硬度计;按ASME SA-1016/SA-1016M-2017《铁素体合金钢及奥氏体合金钢管及不锈钢管通用要求》在SHT4605微电脑控制电液伺服万能试验机中进行压平试验和扩口试验;晶间腐蚀试验按GB/T 15260-2016《金属及合金腐蚀镍合金晶间腐蚀试验方法》B法规定，试验周期为72h，试样按要求进行压平试验，确定试样是否具有晶间腐蚀倾向。

2. 测试结果与分析

2.1 无损检测

对每根无缝管进行超声波检测和涡流检测后，缺陷信号远低于预设报警水平，这批无缝管的表面质量优良。

2.2 水压试验

每根无缝管都经过水压测试，在稳压时间内目视检查未发现外表面渗漏和永久变形，因此这批无缝管通过水压测试合格。

2.3 表面质量和尺寸检测

经检查，所有无缝管内外表面均未发现裂纹、褶皱等缺陷，内表面粗糙度为0.8-1.2μm，外表面粗糙度为0.5-0.8μm，因此该批无缝管表面质量良好。
经检查，无缝管外径在φ（25±0.03）mm以内，壁厚在（3±0.05）mm以内，曲率不大于0.8mm/m。这批无缝管的尺寸精度好。

2.4 化学成分

无缝管的化学成分见表1，各元素含量符合GB/T 14992-2005《高温合金及金属间化合物高温材料的分类和等级》的规定，含量控制适中，P、S等元素含量低。

2.5 金相组织

GH2747合金无缝管的纵向金相组织如图1所示。从图1可以看出，固溶热处理后，无缝管基体中的碳化物基本溶解，基体为奥氏体等轴晶体，并存在一些双晶体，平均晶粒尺寸约为5.5。

2.6 机械性能

GH2747合金无缝管在25-900°C范围内的拉伸性能如图2所示。可以看出，无缝管的室温抗拉强度不高，为660MPa，属于中等应力范围，在100-500°C范围内，无缝管的抗拉强度随着温度的升高而缓慢下降，在500-900°C范围内，下降迅速，当温度达到900°C时， 合金仍具有一定的强度，抗拉强度最小值达到95MPa;在25-500°C范围内，在25-500°C范围内，无缝管的屈服强度缓慢下降，但当温度在500-700°C范围内时，屈服强度随温度的升高而增加，当温度超过700°C时，屈服强度明显下降，当温度达到900°C时， 屈服强度达到最低值84MPa;无缝管断裂后的伸长率在25-500°C范围内缓慢增加，但当温度超过500°C时，断裂后的伸长率GH2747合金管在固溶状态下的维氏硬度为136HV30。
表1 GH2747无缝高温合金管的化学成分

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