镍基焊条的焊接方法(镍合金的焊接方法)

镍和镍合金管焊接特点和方法是什么？

镍和镍合金管焊接特点和方法是什么？

答：

1 镍及镍合金焊接

常用的镍基合金分为4 大系列：

（1）因康镍Inconel（Ni-Gr-Fe 系）

（2）蒙乃尔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）镍及镍合金焊接最常出现的缺陷是热裂纹，主要原因是镍和铁的二元共晶物中有较低熔点的金属共晶物和非金属共晶物。特别是硫、磷共晶物熔点比镍铁低很多（Ni-S 为645℃、Ni-P 为880℃），在焊缝结晶时低熔点共晶物的液态膜残留在晶界区，同时镍及镍合金线胀系数大，焊接时易产生较大的应力，焊缝结晶时低熔点共晶物的液态膜在收缩应力作用下易产生开裂。

（2）镍及镍合金特别是纯镍、蒙乃尔等合金，固液相温度间距小，流动性偏低，在快速冷却结晶条件下，气体来不及逸出极易在焊缝中产生气孔。因此镍及镍合金焊接应采用小线能量、降低层间温度、加快焊缝冷却速度，焊前彻底清除焊丝、母材坡口处的油、污物，严格控制母材焊材中的硫、磷含量，才能防止裂纹、气孔的产生。

3 焊接方法

镍及镍合金焊接一般采用手工钨极氩弧焊、手工焊条电弧焊、熔化极惰性气体保护焊等方法也可采用埋弧自动焊焊接方法。

4 焊材

4.1焊材选用原则

4.1.1 同种铁镍合金、镍合金的焊接宜选用和母材合金系统相同的焊接材料，若无耐腐蚀性能要求，也可选用与母材合金系统不同的焊接材料，但应保证接头具备设计要求的性能。

4.1.2 异种铁镍合金、镍合金及其与铬镍奥氏体钢组成的异种焊接接头的焊接材料，选用应考虑下列因素:

（1）焊缝的强度（包括高温持久强度）耐蚀性。

（2）线膨胀系数的差异，高温下长时间工作后，可能产生的体积永久性改变。

（3）焊接裂纹、气孔的敏感性。

4.2 常用镍铁合金、镍合金焊材选用参考表2

4.3常用异种镍合金焊材选用参考表3

4.4焊材的烘干

(1)焊条使用前应按焊条产品说明书、质量证明书或焊接工艺指导书中的要求进行烘干。

(2)烘干后的焊条应贮存在100℃的恒温箱内，焊工领用应使用保温筒，如领出时间超过4h，应重新烘烤，但重复烘烤次数不得超过两次。

(3)推荐焊条烘干温度。

4.5 对焊接材料的要求

(1)镍及镍合金管道焊接所用的焊接使用的焊条、焊丝、焊剂、保护气、电极应有出厂合格证和质量证明书。

(2)如果对焊接质量证明书中特性数据有异议，或对其质量有疑问时，应按相应的技术标准进行必要的复验。

(3)焊接材料的储存、保管应符合JB/T3223-96《焊接材料质量管理规程》及相关标准的要求。

(4)钨极氩弧焊宜采用铈钨极，并符合GB4191《惰性气体保护电弧焊和等离子焊接切割用铈钨电极》的规定。

( 5 ) 焊接镍及镍合金使用的氩气纯度不应低于99.99%。

(6)焊接时用氩气输送管宜采用塑料软管，不宜用橡胶软管或其它吸湿性材料的软管。

5 施焊环境

镍及镍合金焊接施工的环境条件应达到以下要求:

(1)环境温度不低于0℃。

(2)手弧焊时风速不大于8m/s，氩弧焊时风速不大于2m/s。

(3)相对湿度不大于90%。

(4)非雨雪天气。

(5)当环境条件不符合以上要求时，应采取有效防护措施后方可施焊。

6 施工准备

6.1 施工采用规范标准

《石油化工铬镍奥氏体钢、铁镍合金和镍合金管道焊接规程》SH/T3523《现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236《镍及镍合金焊条》GB/T13814《镍及镍合金焊丝》GB/T15620

6.2 焊接工艺评定和焊工考试执行标准

焊接工艺评定和焊工考试执行《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236 或《石油化工铬镍奥氏体钢、铁镍合金和镍合金管道焊接规程》SH3523的规定。焊接工艺评定和焊工考试项目均能覆盖焊接产品。

6.3 根据设计文件、相关标准和焊接工艺评定，并编制焊接工艺指导书.

7 焊接工艺

7.1 焊缝清理

(1)焊缝清理坡口、钝边及焊道两侧30mm范围。

(2)焊缝处氧化膜用锉刀、砂轮清理。

(3)焊缝处污物、油脂、漆应用丙酮、碱液或专用合成剂清理。

7.2 焊接注意事项

7.2.1 焊接时在保证焊透和熔合良好的前提下，在工艺参数范围内尽量采用小的焊接线能量、短电弧、不摆动或小摆动的操作方法。

7.2.2 当焊件较厚需多层焊应符合下列规定:

（1）除打底焊外其余焊层宜采用多道焊。

（2）层内温度应小于100℃。

（3）每一层每一道焊完后均应彻底清除焊道面的熔渣，并消除各种表面缺陷。

（4）各层各道的焊接接头要错开。

7.2.3 采用实芯焊丝或不填丝的钨极氩弧焊时，焊缝背面应充氩，实行内保护，内保护措施可采用管子整体或局部充氩两种方法，并应符合下列要求:

（1）管内充氩气开始时流量可适当加大，确认管内空气完全排除后方可施焊。

（2）焊接时充氩气流量可逐步降低，以避免充氩气压力较高而造成焊缝背面在成形时出现内或根部未焊透现象。

7.2.4 钨极氩弧焊时，焊丝的加热端应始终在氩气保护之下。为加强保护效果可在焊嘴后侧家一辅助输送保护气拖罩。

7.2.5 焊件表面严禁电弧擦伤，并严禁在焊件表面引弧、收弧。

7.2.6 与焊件连接的焊接电源地线不得直接接触工件，应采用与焊件同材质的材料过渡连接，以避免铁污染。

7.2.7 焊接中应确保引弧与收弧的质量，收弧的弧坑应填满。

7.2.8 焊接管径较小且热裂倾向较大材质的焊缝时，宜采取焊缝两侧装冷却铜块，或用冷水、乙醇檫拭焊缝两侧等措施，以减少焊缝的高温停留时间，加快焊缝冷却速度。

7.2.9 焊接完毕必须及时将焊缝表面的熔渣及周围的飞溅物，防飞溅材料清理干净。

7.2.10 焊接施工中避免污染，应采用不锈钢锤、不锈钢丝刷、专用砂轮片。

7.3 焊接工艺参数

不同系列的镍及镍合金焊接工艺参数稍有不同

7.3.1 推荐手工电弧焊焊接工艺参数（见表6）

求镍基合金的焊接工艺

求镍基合金的焊接工艺7 焊接工艺

答：

1 焊缝清理

(1)焊缝清理坡口、钝边及焊道两侧30mm范围。

(2)焊缝处氧化膜用锉刀、砂轮清理。

(3)焊缝处污物、油脂、漆应用丙酮、碱液或专用合成剂清理。

2 焊接注意事项

2.1 焊接时在保证焊透和熔合良好的前提下，在工艺参数范围内尽量采用小的焊接线能量、短电弧、不摆动或小摆动的操作方法。

2.2 当焊件较厚需多层焊应符合下列规定:

（1）除打底焊外其余焊层宜采用多道焊。

（2）层内温度应小于100℃。

（3）每一层每一道焊完后均应彻底清除焊道面的熔渣，并消除各种表面缺陷。

（4）各层各道的焊接接头要错开。

.2.3 采用实芯焊丝或不填丝的钨极氩弧焊时，焊缝背面应充氩，实行内保护，内保护措施可采用管子整体或局部充氩两种方法，并应符合下列要求:

（1）管内充氩气开始时流量可适当加大，确认管内空气完全排除后方可施焊。

（2）焊接时充氩气流量可逐步降低，以避免充氩气压力较高而造成焊缝背面在成形时出现内或根部未焊透现象。

2.4 钨极氩弧焊时，焊丝的加热端应始终在氩气保护之下。为加强保护效果可在焊嘴后侧家一辅助输送保护气拖罩。

2.5 焊件表面严禁电弧擦伤，并严禁在焊件表面引弧、收弧。

2.6 与焊件连接的焊接电源地线不得直接接触工件，应采用与焊件同材质的材料过渡连接，以避免铁污染。

2.7 焊接中应确保引弧与收弧的质量，收弧的弧坑应填满。

2.8 焊接管径较小且热裂倾向较大材质的焊缝时，宜采取焊缝两侧装冷却铜块，或用冷水、乙醇檫拭焊缝两侧等措施，以减少焊缝的高温停留时间，加快焊缝冷却速度。

2.9 焊接完毕必须及时将焊缝表面的熔渣及周围的飞溅物，防飞溅材料清理干净。

2.10 焊接施工中避免污染，应采用不锈钢锤、不锈钢丝刷、专用砂轮片。

3 焊接工艺参数

不同系列的镍及镍合金焊接工艺参数稍有不同

Ni基材料的焊接问题

由于镍及镍基合金具有独特的物理、化学和耐蚀性能，同时又具有良好的高温和低温力学性能，因此镍及镍基合金在化学、石油、航天、航海和原子能等许多领域得到了广泛的应用。着重阐述了镍及镍基合金的焊接特点及其在焊接中常见缺陷的产生原因和防止措施。

引 言

镍是重要的有色金属，纯镍有很高的强度和塑性，它对许多浸蚀性介质均有良好的耐蚀性，对所有的碱性溶液非常稳定，在硝酸中也不容易溶解。因此常用镍及镍基合金来制造石油化工设备。在核反应堆工程中高镍合金应用甚广，如换热器等设备为了避免应力腐蚀，目前国外广泛采用因康镍600或因康洛依800等材料代替1Crl8Ni9Ti不锈钢。因为镍对氧酸有较好的耐蚀性，故在制造浓缩铀的核燃料扩散厂中，也大量应用镍。此外，镍合金具有耐热性和热强性能，所以在航空工业中也应用广泛。

1 化学成分和机械性能

常用镍基合金的化学成分见表1。

2 镍及镍基合金的焊接特点和要求

2．1 焊前清理

镍及镍基合金获得成功焊接最重要的是清理，焊前要严格将焊接坡口及两侧15mm范围内清理干净，尤其要去除表面的氧化层。因为焊接过程中Ni能与P、S、Pb、AI或低熔点的物质形成脆化元素。由于氧化物(一般在540℃以上形成)的熔点高(2 040 ℃)而镍的熔点低为1 400 ℃，因而易造成未熔合。另外在镍及镍基合金焊接中的主要有害杂质锌(Zn )、硫(S)、碳(C)、铋(Bi)、铅(Pb)、镉(Cd)等能增加镍基合金的焊接裂纹倾向；氧、氢、一氧化碳等气体在熔化的镍中溶解度极大，而在固态下溶解度大大减小，溶解度的变化是在熔化焊中引起气孔的主要原因。见表1~表2。　

2．2 焊接接头形式

由于镍及镍基合金熔焊与钢相比具有导热性差，粘性强，熔深较浅，焊缝较高，易形成道间和层间熔合不良，为保证熔透，应选用较大的坡口角度和较小的钝边。同时焊接时尽量采取摆动焊(摆动焊缝宽度不大于焊条直径的3倍)，摆动至2边稍停顿使之熔合良好。

2．3 工艺参数的控制

镍及镍基合金焊接时应选用较小的焊接线能量并严格控制层间温度。由于镍及镍基合金导热性差，如果焊接电流过大，电弧电压过高，焊接速度较慢及层间温度过高都易使焊接接头过热，产生粗大的晶粒，在粗大的柱状晶粒边界上，集中了一些低熔点共晶体，他们的强度低，脆性大，在焊接应力的作用下很容易形成裂纹。这些低熔点共晶体主要有Ni—s共晶、Ni—Pb共晶、Ni—NiO和Ni—P共晶等。由此可见，焊缝中氧、硫、铅、磷等杂质对热裂纹倾向有很大的影响。另外产生粗大晶粒也会使焊接接头的机械性能和耐蚀性能下降。因此在保证熔合良好的情况下尽量选用较小的焊接电流，较低的电弧电压和较快的焊接速度，氩弧焊时焊接电流必须衰减，衰减时间4~6秒为好。同时应严格控制层间温度在150℃ 以下(必要时100℃ 以下)，避免焊接接头过热产生热裂纹。

2．4 镍及镍基合金焊缝表面成形的控制

镍及镍基合金焊缝应尽量凸起，自然成形，尽量不使焊缝拉平或凹下。由于镍及镍基合金焊缝金属表面张力大，流动性差，粘性大不易成形和易产生氧化等因素，自然成形的焊缝一般为凸状，如果焊缝是平坦或下凹状就会由于应力的作用产生裂纹。因此在单面焊双面成形时手弧焊背面最好加垫板，氩弧焊时除加强对正面焊缝的气体保护外，氩弧焊背面必须加气体保护装置。

2．5 预热和焊后热处理

镍及镍基合金焊接一般情况下不需预热和热处理，只是在耐蚀堆焊时考虑适当的预热和热处理。

3 常见缺陷产生原因及防止措施

由于镍基具有单相组织，焊接时存在与奥氏体不锈钢相类似的问题，在焊接时比较容易出现焊缝气孔，焊接热裂纹，未熔合，变形量过大，咬边等缺陷。在实际生产中经常遇到且危害较大的是焊缝气孔和焊接热裂纹。

3．1 焊缝气孔

3．1．1 焊缝气孔的产生原因

(1)氧气、氢气、二氧化碳气体在熔化的液态镍基合金中溶解度极大，而在固态溶解度大大减小，镍基合金焊接过程中从高温变冷时，气体在熔敷金属的溶解度也随之下降，游离出来的气体在流动性较差的液态镍中不能在镍基合金焊缝凝固前完全逸出而形成气孔。

(2)焊接坡口及其两侧的油污、水分、灰尘及氧化层清理不干净。

(3)焊接电流及电弧电压较低，焊接速度过快焊接热能量低。

(4)焊枪气体保护喷嘴直径较小，保护气体流量过低，气体保护效果不良。

(5)焊条烘干不良，烘干温度计保温时间不够。

3．1．2 焊缝气孔的防止措施

(1)采用含有脱氧元素或形成氧化物(如铝和钛，它们与氧和氮有较强的亲和力并形成稳定的化合物)的焊条或焊丝可减少气孔。

(2)焊接坡口及其两侧用专用砂轮或不锈钢丝刷将氧化层清除干净，并用丙酮和无水乙醇去除其表面油污、水分、灰尘等有害物质。

(3)选用适宜的焊接电流、电弧电压和焊接速度即焊接线能量进行施焊，使有害气体在熔敷金

属凝固前充分逸出。

(4)选用直径较大的焊枪气体保护喷嘴使其对熔敷金属有足够的气体保护面积，并选用适当的气体保护流量，使其具有良好的气体保护效果，防止空气中的氢、氧、氮等有害气体侵入熔池金属

中。

(5)严格按规定的烘干温度和保温时间对所使用的焊条进行烘干，使用时将焊条放置在保温筒中。

3．2 焊接热裂纹

3．2．I 焊接热裂纹的产生原因

(1)焊缝热脆性是由于硫、铅、磷或低熔点共晶体混入，它们形成晶间薄膜引起高温下的严重脆化，焊缝金属的热裂纹一般是由于低熔点夹杂物从表面沿晶间渗透而引起的。

(2)焊接坡口及其两侧的污物清理不干净其油污中的硫常常引起镍基合金焊缝产生热裂纹。

(3)焊缝表面凸凹不平引起应力集中而产生裂纹。

(4)收弧时没有填满弧坑和电流衰减时间较短，收弧处熔敷金属量少出现弧坑其强度比较薄弱，在相变应力和拘束应力的作用下产生收弧处微裂纹。

(5)焊接电流过大，焊接速度较慢，焊接线能量较大，层间温度过高使焊接接头过热产生粗大晶粒，在粗大晶粒边界上集中了一些低熔点共晶体他们的强度低脆性大，在焊接应力的作用下很容易形成热裂纹。

3．2．2 焊接热裂纹的防止措施

(1)选用硫、磷含量较低的镍基合金焊材以防止熔敷金属中低熔点夹杂物的产生。

(2)焊接坡口及其两侧的污物及氧化层必须清理干净，防止硫、铅、磷或低熔点杂质混入熔敷金属中。

(3)焊缝表面应均匀平整。无局部凸凹不平存在，以防止由于局部应力集中而产生裂纹。镍基合金焊缝成形以均匀凸起的自然成形为好。

(4)收弧时必须采取多次填弧坑的方法将弧坑均匀填满。氩弧焊收弧时电流衰减时间要长，并电流衰减至最小程度，使收弧处无任何凹陷存在。

(5)选用的焊接电流、电弧电压和焊接速度必须适当，即在保证熔合良好的情况下尽量选用较小的焊接线能量和较低的层间温度，以防止焊缝及热影响区过热而产生热裂纹。

4 结束语

通过对镍及镍基合金的焊接特点和镍及镍基合金焊接中常见缺陷的分析，我们在焊接镍及镍基合金时应注意以下几个方面：镍及镍基合金获得成功焊接的前提条件是做好焊前清理。镍及镍基合金焊接在保证熔合良好的前提下应选用较小的焊接线能量，同时要严格控制层间温度。镍及镍基合金焊接应选用较大的坡口角度和较小的钝边。镍及镍基合金焊缝表面成形应尽量凸起，自然成形，尽量不使焊缝拉平或凹下。镍及镍基合金焊接一般情况下不需预热和热处理，只是在耐蚀堆焊时考虑适当的预热和热处理。

镍基焊条的焊接方法的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容，更多关于镍合金的焊接方法、镍基焊条的焊接方法的信息别忘了在本站进行查找喔。微信号:ymsc_2016