前言：

在石油化工設(shè)備工程建設(shè)中，總會(huì)碰到鎳基合金這類材料，因這類材料具備耐開(kāi)朗氣體、耐苛性介質(zhì)、耐氧化性酸介質(zhì)浸蝕的優(yōu)良性能，又具備抗壓強(qiáng)度高、塑性變形好、可熱冷形變和可生產(chǎn)加工成形及可焊接的特性，廣泛運(yùn)用于石油化工設(shè)備中。

比如：在安徽銅陵六國(guó)化工合成氨設(shè)備氣化工廠段中，就會(huì)有這類材料，它的詳細(xì)名字為INCONEL625，用以運(yùn)輸co2介質(zhì)。關(guān)鍵字：鎳基合金焊接熱裂紋1

鎳基合金INCONEL625的化學(xué)成分及對(duì)焊接性能的危害以便科學(xué)研究INCONEL625的焊接，人們必須對(duì)這類材料的化學(xué)成分開(kāi)展掌握。鎳基合金INCONEL625的化學(xué)成分見(jiàn)表1：

表1鎳基合金INCONEL625的化學(xué)成分（%）

在Ni中加上Al、Cr、Fe、Mo、Ti能造成極強(qiáng)的固溶強(qiáng)化，Mo可改進(jìn)鎳基合金的高溫抗壓強(qiáng)度，Nb則能夠 平穩(wěn)機(jī)構(gòu)，優(yōu)化晶體，改進(jìn)原材料特性，Cr在Ni中的固溶范疇約為35%～40%，而Mo在Ni中的固溶范疇大概為20%。Cr、Mo等合金制品的加上不僅提升其耐腐蝕性，并且對(duì)原材料的焊接特性沒(méi)有不好危害。加上Ti、Mn、Nb則可提升原材料的耐熱裂紋和降低出氣孔。Si在鋼中是除氧劑和抗氧劑。而C的含量不大，因Ti和Nb的存有一般不容易造成應(yīng)力腐蝕。鎳基合金的焊接性對(duì)S則比較比較敏感，S不溶解Ni，在焊接凝結(jié)時(shí)可產(chǎn)生低溶點(diǎn)的共結(jié)晶，易造成熱裂紋。P在鎳基合金中也會(huì)提升裂紋的敏感度。

2鎳基合金INCONEL625的焊接特性

2.1焊接熱裂紋

鎳基合金INCONEL625在焊接時(shí)具備較高的熱裂紋敏感度。熱裂紋分成結(jié)晶體裂紋、汽化裂紋和高溫失塑裂紋。結(jié)晶體裂紋最非常容易產(chǎn)生在焊縫弧坑，產(chǎn)生火口裂紋。結(jié)晶體裂紋大多數(shù)沿焊縫軸線豎向裂開(kāi)。汽化裂紋則易出現(xiàn)在緊貼結(jié)合線的熱危害區(qū)中，有的還出現(xiàn)在雙層焊的前層焊縫中。高溫失塑裂紋既將會(huì)出現(xiàn)在熱危害區(qū)中，也將會(huì)產(chǎn)生在焊縫中。各種各樣熱裂紋有時(shí)候是宏觀經(jīng)濟(jì)裂紋，或宏觀經(jīng)濟(jì)裂紋隨著外部經(jīng)濟(jì)裂紋，也有時(shí)候只是是外部經(jīng)濟(jì)裂紋。熱裂紋產(chǎn)生在高溫情況，常溫狀態(tài)不再拓展。

2.2空氣污染物的危害

焊接件表面的清理性是確保鎳基合金INCONEL625焊接品質(zhì)的一個(gè)重要。焊接件表面的空氣污染物關(guān)鍵是表面空氣氧化皮和造成脆裂的原素。鎳基合金INCONEL625表面空氣氧化皮的溶點(diǎn)比母材高得多，經(jīng)常將會(huì)產(chǎn)生焊瘤或細(xì)微的不持續(xù)的金屬氧化物，S、P、Pb、Sn、Zn、Bi、Sb及As等但凡能和Ni產(chǎn)生低溶點(diǎn)共結(jié)晶的原素全是危害原素。這種危害原素大大增加了鎳基合金焊接時(shí)的熱裂紋趨向。這種原素經(jīng)常存有于預(yù)制構(gòu)件全過(guò)程中應(yīng)用的原材料中，比如：植物油脂、漆料、溫度測(cè)量筆和油性筆的黑墨水常帶有這種原素。因而，在焊接前，務(wù)必徹底消除，包含焊縫外50mm范圍之內(nèi)均歸屬于消除范疇。消除方式在于空氣污染物的類型，針對(duì)植物油脂類化合物，可選用蒸氣脫油，或用甲苯清理。針對(duì)漆料類化合物，可選用氯甲烷、燒堿溶液、乙醇清理，也可選用打磨拋光的方式消除。

2.3焊接熱鍵入的危害

選用高燒鍵入會(huì)使焊縫連接頭造成一定程度的退火，并隨著晶體長(zhǎng)大了，進(jìn)而機(jī)構(gòu)產(chǎn)生改變，減少原材料的物理性能。除此之外，高燒的輸入，還將會(huì)使晶相機(jī)構(gòu)造成過(guò)多的縮松，滲碳體沉定并溶解，進(jìn)而造成熱裂紋，并減少耐腐蝕性。在挑選焊接方式和焊接加工工藝時(shí)，務(wù)必充分考慮這一點(diǎn)，因而，在操作過(guò)程時(shí)選用小電流量，窄焊縫，雙層焊比較有效。必須強(qiáng)調(diào)的是，一些鎳基合金焊接加溫后對(duì)挨近熱危害區(qū)域焊縫機(jī)構(gòu)會(huì)造成負(fù)面影響。比如Ni-Mo鋁合金焊接后需根據(jù)淬火解決來(lái)清除這類危害，修復(fù)其耐腐蝕性。但針對(duì)INCONEL625這類鋁合金而言歸屬于Ni-Cr-Mo鋁合金,象低合金鋼一樣，鎳基合金的顯微鏡機(jī)構(gòu)都是鐵素體，固體狀況下不產(chǎn)生改變，母材和焊縫金屬材料的晶體不可以根據(jù)調(diào)質(zhì)處理優(yōu)化，因而，鎳基合金INCONEL625不用開(kāi)展調(diào)質(zhì)處理。

2.4焊接加工工藝特點(diǎn)

（1）液體焊縫金屬材料流通性差鎳基合金的焊縫金屬材料不像碳素鋼焊縫金屬材料那般流通性好，只是看起來(lái)更“濃稠”一些。即便擴(kuò)大焊接電流量也不可以改進(jìn)其流通性，它是鎳基合金的具有特點(diǎn)。焊接電流量超出強(qiáng)烈推薦范疇不但使溶池超溫，擴(kuò)大產(chǎn)生熱裂紋的敏感度，并且易使焊縫中的除氧劑揮發(fā)，出現(xiàn)出氣孔。電弧焊接時(shí)，很大的焊接電流量，也會(huì)使焊絲的焊芯發(fā)燙，使焊芯掉下來(lái)，而喪失維護(hù)。因?yàn)楹缚p金屬材料流通性差，不適合流進(jìn)焊縫兩側(cè)使之盡快與母材焊接，因而，為得到優(yōu)良的焊縫成型，必須選用晃動(dòng)加工工藝，但這類晃動(dòng)應(yīng)是小晃動(dòng)，晃動(dòng)力度宜為焊芯或焊條直徑的3倍，另外要兼具到焊縫兩側(cè)不錯(cuò)地與母材焊接，根據(jù)這類考慮到，這就規(guī)定在焊縫制做時(shí)，焊縫的生產(chǎn)加工總寬要適度。在焊絲晃動(dòng)全過(guò)程中，應(yīng)留意到焊縫與母材的相接處，該點(diǎn)既非常容易出現(xiàn)錯(cuò)口，也非常容易出現(xiàn)焊瘤和未焊接，處理的方法是，當(dāng)焊絲運(yùn)作到焊縫與母材的相接處時(shí)要稍加間斷，另外選用短弧實(shí)際操作。

（2）焊縫金屬材料熔濃淡這都是鎳基合金的具有特點(diǎn)，這就規(guī)定在制做焊縫時(shí)鈍邊的薄厚要薄。

2.5焊接方式的挑選

依據(jù)我國(guó)焊接學(xué)好強(qiáng)烈推薦的焊接方式，針對(duì)INCONEL625這類原材料選用下列焊接方式均可SMAW（電弧焊接）、GTAW（鎢極汽體維護(hù)電弧焊接）、GMAW（熔融極汽體維護(hù)電弧焊接）、PAW（低溫等離子氬弧焊）、SAW（電弧焊），當(dāng)場(chǎng)可依據(jù)具體情況挑選。

2.6焊接原材料的挑選

選用汽體維護(hù)焊時(shí)，應(yīng)取用型號(hào)規(guī)格為ERNiCrMo-3的焊條，其成分各自見(jiàn)表2

表2

焊條ERNiCrMo-3的成分

采用焊條電弧焊時(shí)，應(yīng)選用型號(hào)為ENiCrMo-3的焊條, 其化學(xué)成分分別見(jiàn)表3

表3  

  通過(guò)對(duì)比表1、表2和表3可以看出：焊絲、焊條的化學(xué)成分與母材的化學(xué)成分較為接近，可以選用

。3  焊接工藝施工現(xiàn)場(chǎng)，鎳基合金材料的焊接通常采用氬弧焊打底，焊條電弧焊填充和蓋面來(lái)完成，以下分述其焊接工藝：

3.1 氬弧焊（鎢極氣體保護(hù)電弧焊）

3.1.1 保護(hù)氣體  推薦使用氬氣，有助于清除或減少氣孔，保護(hù)焊縫金屬不被氧化。

3.1.2 鎢極

  當(dāng)焊接規(guī)范一定時(shí)，電極的形狀影響焊縫的熔深和寬度。尖頭的鎢極可保持電弧的穩(wěn)定和足夠的熔深，通常使用的鎢極圓錐角為30°～60°，尖端磨平，直徑約0.4mm。

3.1.3 氬弧焊焊接工藝 

 焊接電源采用直流，電極接負(fù)極。焊機(jī)通常裝有高頻電流以保證引弧，并裝有電流衰減裝置以便在收弧時(shí)逐漸減小火口尺寸。為改善焊縫金屬的抗裂性和減少氣孔，焊絲中通常加入Ti、Mn、Nb等合金元素，因此，在焊接時(shí)，應(yīng)使焊縫金屬保證至少50%來(lái)源于焊絲的填充金屬。焊接過(guò)程中應(yīng)避免電弧攪動(dòng)熔池，以保持熔池平靜。焊接過(guò)程中，焊絲加熱端應(yīng)始終處于保護(hù)氣體中，以避免焊絲被氧化和由此引起焊縫金屬的污染。焊絲應(yīng)在熔池的前端進(jìn)入熔池，以避免接觸鎢極。保護(hù)氣體流量應(yīng)適中，因太大的氣體流量可能會(huì)導(dǎo)致焊縫金屬的快速冷卻，因此，保護(hù)氣體流量宜控制在4～8L/min。單面焊雙面成型時(shí)（對(duì)于D≤600mm的管道），需要在管內(nèi)輸入保護(hù)氣體。

3.2 焊條電弧焊焊接工藝

焊條應(yīng)放在防潮的密封容器里，并置于干燥環(huán)境中儲(chǔ)存。使用前應(yīng)按制造說(shuō)明書(shū)中規(guī)定的溫度和時(shí)間烘干。鎳基合金的焊接工藝與奧氏體不銹鋼的焊接工藝相似。由于鎳基合金的熔深較淺以及液態(tài)焊縫金屬的流動(dòng)性差，在焊接過(guò)程中必須嚴(yán)格控制焊接參數(shù)的變化。鎳基合金焊接時(shí)一般采用直流，焊條接正極。每一種類型及規(guī)格的焊條都有一個(gè)最佳的電流范圍。

表4給出了各種規(guī)格的鎳基合金焊條的焊接電流參考值：

表4  

實(shí)際操作時(shí)還應(yīng)根據(jù)母材厚度、焊接位置、接頭形式等作進(jìn)一步調(diào)整。焊接電流是否合適對(duì)于保證焊縫質(zhì)量至關(guān)重要。電流太大，會(huì)造成電弧不穩(wěn)、焊條過(guò)熱而導(dǎo)致藥皮脫落，并增大熱裂紋傾向。焊接時(shí)應(yīng)盡量把焊縫調(diào)成平焊位置，焊接過(guò)程應(yīng)始終保持短弧，當(dāng)必須采用立焊或仰焊位置時(shí)，應(yīng)采用細(xì)焊條和小電流，以便能很好地控制焊縫金屬。液態(tài)鎳基合金的流動(dòng)性較差，為防止焊縫產(chǎn)生未熔合和氣孔等缺陷，焊接操作時(shí)要求擺動(dòng)焊條，擺動(dòng)幅度視具體情況而定，一般應(yīng)充分覆蓋前一遍焊縫與母材的結(jié)合線，但不宜超過(guò)3倍的焊芯直徑，太寬的焊縫也會(huì)因熱量過(guò)于分散而造成熔合不良、表面凹凸不平等缺陷。這就要求在坡口制作時(shí)寬度要適中。焊條每次擺動(dòng)到最邊緣時(shí)應(yīng)稍作停頓，以消除咬邊、夾渣等缺陷和使焊縫金屬與母材充分融合。

4  結(jié)束

語(yǔ)通過(guò)對(duì)化工合成氨裝置氣化工段400多個(gè)達(dá)因口的焊接實(shí)踐，說(shuō)明了采用上述焊接工藝是完全可以保證焊接質(zhì)量的，這從射線探傷合格率為96%的結(jié)果來(lái)看，就充分證明了這一點(diǎn)。