鎳基合金焊接工藝？

如何制作

鎳與鎳基耐蝕合金是化工、石油、有色金屬冶煉、航天航空、核能等工業領域中，耐高溫、高壓、高濃度或混有不純物等各種苛刻腐蝕環境的比較理想的金屬結構材料。在鎳中加入Cr、Mo、Cu、W等耐蝕金屬元素，可獲得耐蝕性優異的鎳基耐蝕合金

固溶強化鎳基耐蝕合金很適合用埋弧焊接，特別是厚板，與其他焊接方法相比，焊接稀釋率較高，達30%~50%,每道焊縫較高，達3~5mm,電弧燃燒穩定，焊縫表面光滑且無弧光刺眼。和低碳鋼、不銹鋼相比，鎳基耐蝕合金的焊接有奧氏體不銹鋼焊接發生的相類似的問題，如有焊接熱裂紋傾向、焊縫氣孔、焊接接頭的晶間腐蝕傾向等

鎳基合金焊接工藝除了要參考ASME及相關標準外，還需要控制焊接層間溫度，焊接熱輸入量，熱切割下料時，還需要打磨硬化層，（切記打磨時，不能使用砂輪，要使用電磨頭，或機械加工打磨坡口兩面，主要防止二次污染）。還需要注意焊后熱處理，熱處理時的溫度一定要越過母材敏化區，冷卻方式，水急冷

鎳和鎳合金管焊接特點和方法是什么？

鎳和鎳合金管焊接特點和方法是什么？

答：

1 鎳及鎳合金焊接

常用的鎳基合金分為4 大系列：

（1）因康鎳Inconel（Ni-Gr-Fe 系）

（2）蒙乃爾Monel（Ni-Cu 系）

（3）因科洛依Incoloy（Fe-Ni-Gr 系）

（4）哈斯特洛依Hastlloy（Ni-Mo或Ni-Gr-Mo系）

2 可焊性分析

（1）鎳及鎳合金焊接最常出現的缺陷是熱裂紋，主要原因是鎳和鐵的二元共晶物中有較低熔點的金屬共晶物和非金屬共晶物。特別是硫、磷共晶物熔點比鎳鐵低很多（Ni-S 為645℃、Ni-P 為880℃），在焊縫結晶時低熔點共晶物的液態膜殘留在晶界區，同時鎳及鎳合金線脹系數大，焊接時易產生較大的應力，焊縫結晶時低熔點共晶物的液態膜在收縮應力作用下易產生開裂。

（2）鎳及鎳合金特別是純鎳、蒙乃爾等合金，固液相溫度間距小，流動性偏低，在快速冷卻結晶條件下，氣體來不及逸出極易在焊縫中產生氣孔。因此鎳及鎳合金焊接應采用小線能量、降低層間溫度、加快焊縫冷卻速度，焊前徹底清除焊絲、母材坡口處的油、污物，嚴格控制母材焊材中的硫、磷含量，才能防止裂紋、氣孔的產生。

3 焊接方法

鎳及鎳合金焊接一般采用手工鎢極氬弧焊、手工焊條電弧焊、熔化極惰性氣體保護焊等方法也可采用埋弧自動焊焊接方法。

4 焊材

4.1焊材選用原則

4.1.1 同種鐵鎳合金、鎳合金的焊接宜選用和母材合金系統相同的焊接材料，若無耐腐蝕性能要求，也可選用與母材合金系統不同的焊接材料，但應保證接頭具備設計要求的性能。

4.1.2 異種鐵鎳合金、鎳合金及其與鉻鎳奧氏體鋼組成的異種焊接接頭的焊接材料，選用應考慮下列因素:

（1）焊縫的強度（包括高溫持久強度）耐蝕性。

（2）線膨脹系數的差異，高溫下長時間工作后，可能產生的體積永久性改變。

（3）焊接裂紋、氣孔的敏感性。

4.2 常用鎳鐵合金、鎳合金焊材選用參考表2

4.3常用異種鎳合金焊材選用參考表3

4.4焊材的烘干

(1)焊條使用前應按焊條產品說明書、質量證明書或焊接工藝指導書中的要求進行烘干。

(2)烘干后的焊條應貯存在100℃的恒溫箱內，焊工領用應使用保溫筒，如領出時間超過4h，應重新烘烤，但重復烘烤次數不得超過兩次。

(3)推薦焊條烘干溫度。

4.5 對焊接材料的要求

(1)鎳及鎳合金管道焊接所用的焊接使用的焊條、焊絲、焊劑、保護氣、電極應有出廠合格證和質量證明書。

(2)如果對焊接質量證明書中特性數據有異議，或對其質量有疑問時，應按相應的技術標準進行必要的復驗。

(3)焊接材料的儲存、保管應符合JB/T3223-96《焊接材料質量管理規程》及相關標準的要求。

(4)鎢極氬弧焊宜采用鈰鎢極，并符合GB4191《惰性氣體保護電弧焊和等離子焊接切割用鈰鎢電極》的規定。

( 5 ) 焊接鎳及鎳合金使用的氬氣純度不應低于99.99%。

(6)焊接時用氬氣輸送管宜采用塑料軟管，不宜用橡膠軟管或其它吸濕性材料的軟管。

5 施焊環境

鎳及鎳合金焊接施工的環境條件應達到以下要求:

(1)環境溫度不低于0℃。

(2)手弧焊時風速不大于8m/s，氬弧焊時風速不大于2m/s。

(3)相對濕度不大于90%。

(4)非雨雪天氣。

(5)當環境條件不符合以上要求時，應采取有效防護措施后方可施焊。

6 施工準備

6.1 施工采用規范標準

《石油化工鉻鎳奧氏體鋼、鐵鎳合金和鎳合金管道焊接規程》SH/T3523《現場設備工業管道焊接工程施工及驗收規范》GB50236《鎳及鎳合金焊條》GB/T13814《鎳及鎳合金焊絲》GB/T15620

6.2 焊接工藝評定和焊工考試執行標準

焊接工藝評定和焊工考試執行《現場設備、工業管道焊接工程施工及驗收規范》GB50236 或《石油化工鉻鎳奧氏體鋼、鐵鎳合金和鎳合金管道焊接規程》SH3523的規定。焊接工藝評定和焊工考試項目均能覆蓋焊接產品。

6.3 根據設計文件、相關標準和焊接工藝評定，并編制焊接工藝指導書.

7 焊接工藝

7.1 焊縫清理

(1)焊縫清理坡口、鈍邊及焊道兩側30mm范圍。

(2)焊縫處氧化膜用銼刀、砂輪清理。

(3)焊縫處污物、油脂、漆應用丙酮、堿液或專用合成劑清理。

7.2 焊接注意事項

7.2.1 焊接時在保證焊透和熔合良好的前提下，在工藝參數范圍內盡量采用小的焊接線能量、短電弧、不擺動或小擺動的操作方法。

7.2.2 當焊件較厚需多層焊應符合下列規定:

（1）除打底焊外其余焊層宜采用多道焊。

（2）層內溫度應小于100℃。

（3）每一層每一道焊完后均應徹底清除焊道面的熔渣，并消除各種表面缺陷。

（4）各層各道的焊接接頭要錯開。

7.2.3 采用實芯焊絲或不填絲的鎢極氬弧焊時，焊縫背面應充氬，實行內保護，內保護措施可采用管子整體或局部充氬兩種方法，并應符合下列要求:

（1）管內充氬氣開始時流量可適當加大，確認管內空氣完全排除后方可施焊。

（2）焊接時充氬氣流量可逐步降低，以避免充氬氣壓力較高而造成焊縫背面在成形時出現內或根部未焊透現象。

7.2.4 鎢極氬弧焊時，焊絲的加熱端應始終在氬氣保護之下。為加強保護效果可在焊嘴后側家一輔助輸送保護氣拖罩。

7.2.5 焊件表面嚴禁電弧擦傷，并嚴禁在焊件表面引弧、收弧。

7.2.6 與焊件連接的焊接電源地線不得直接接觸工件，應采用與焊件同材質的材料過渡連接，以避免鐵污染。

7.2.7 焊接中應確保引弧與收弧的質量，收弧的弧坑應填滿。

7.2.8 焊接管徑較小且熱裂傾向較大材質的焊縫時，宜采取焊縫兩側裝冷卻銅塊，或用冷水、乙醇檫拭焊縫兩側等措施，以減少焊縫的高溫停留時間，加快焊縫冷卻速度。

7.2.9 焊接完畢必須及時將焊縫表面的熔渣及周圍的飛濺物，防飛濺材料清理干凈。

7.2.10 焊接施工中避免污染，應采用不銹鋼錘、不銹鋼絲刷、專用砂輪片。

7.3 焊接工藝參數

不同系列的鎳及鎳合金焊接工藝參數稍有不同

7.3.1 推薦手工電弧焊焊接工藝參數（見表6）

鎳基合金焊接工藝

這里就最常用的鎢極氣體保護焊和焊條電弧焊進行論述。無論是何種焊接方法，焊前一定要徹底清理焊接區表面，鎳基合金對污染物的危害極為敏感，母材應盡可能在固溶狀態下焊接。

① 鎢極氣體保護焊是應用最廣泛的，幾乎適合于任何一種可熔焊的鎳基合金，特別適合于薄件和小截面構件。保護氣體最常用的是氬氣，它成本低，密度大，保護效果好。氬氣中加5％氫氣，有還原作用，一般只用于第一層焊道和單道焊，多層焊的其余焊道可能要產生氣孔。氦氣保護焊應用較少，但有如下特點，氦氣導熱大，向熔池線能量比較大，能提高焊接速度，減少了氣孔的可能性，但氦弧焊，電流小于60A時，電弧不穩定。

鎢極氣體保護焊焊一般使用直流正接，采用高頻引弧以及電流衰減的收弧技術。在保證焊透的條件下，應采用較小的焊接線能量，多層焊時應控制層間溫度，焊接析出強化合金及熱裂紋敏感性大的合金時，更要注意控制層間溫度。弧長盡量短，薄件焊接時焊槍可不作擺動，但厚板多層焊時，為使熔敷金屬與母材及前道焊縫充分熔合，焊槍仍可適當的擺動。為保證單面焊完全焊透需要用帶凹形槽的銅襯墊，通以保護氣體進行反面保護。為加強焊接區的保護效果，也可在焊嘴后側加一輔助輸入保護氣體的拖罩。

② 使用焊條電弧焊時焊接鎳基合金時，由于焊條含合金元素多，且要求防止熱裂紋，一般鎳基合金焊條的藥皮類型為堿性藥皮，采用直流反接。為了防止合金元素的燒損和控制線能量，焊接時要求盡可能采用小規范，與同規格的不銹鋼焊條相比，電流可降低20％ ~ 30％。由于液態金屬的流動性差，為防止未熔合和氣孔等缺陷，一般要求在焊接過程中適當擺動，但不能過大。在焊縫接口再引弧時，應采用反向引弧技術，以利調整接口處焊縫平滑并且能有利于抑制氣孔的發生。采用逆向收弧，把弧坑填滿，防止弧坑裂紋，必要時要對弧坑進行打磨。

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