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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(yè)領(lǐng)域中,耐高溫、高壓、高濃度或混有不純物等各種苛刻腐蝕環(huán)境的比較理想的金屬結(jié)構(gòu)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(yōu)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(dá)30%~50%,每道焊縫較高,達(dá)3~5mm,電弧燃燒穩(wěn)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(fā)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。
1.焊絲與焊劑
為防止熱裂紋的產(chǎn)生,在工藝上應(yīng)采取合理的裝配順序,選用較小的線能量,但關(guān)鍵的問題是選用合適的焊接材料。它是和熔化極氣體保護(hù)焊用相同的焊絲。對于鎳基耐蝕合金的埋弧焊除應(yīng)正確選用焊絲外,還必須正確地選用與該合金和母材相匹配的焊劑。碳鋼和不銹鋼用埋弧焊劑不適用于鎳基耐蝕合金,常用的焊劑有 IncoFlux44號、 IncoFlux5號和IncoFlux6號焊劑。
其中4號焊劑是與因康鎳62、82、625焊絲相匹配的3焊劑該焊劑配因康鎳62焊絲焊接因康鎳600合金。5號焊劑是配蒙鎳爾60、67焊絲的埋弧焊專用焊劑。該焊劑配蒙鎳爾60焊絲適用于蒙鎳爾400、404的埋弧堆焊和對接焊,也適用于兩種合金的對接接頭的埋弧焊。
6號焊劑是配鎳61、因康鎳82、625焊絲用的埋弧焊劑,該種焊劑配合鎳61焊絲適用于埋弧堆焊和鎳200、201的對接接頭的同材或異材的埋弧焊。鎳基耐蝕合金埋弧焊劑有吸潮的性質(zhì),應(yīng)于放置在干燥容器內(nèi)貯存。吸潮的焊劑可以烘干,常用烘干溫度580~880℃,烘干時間為2h。
2.接頭形式:
鎳基耐蝕合金的典型接頭形式與熔化極氣體保護(hù)焊的接頭形式一致,接頭形式的選擇應(yīng)盡量減少熔化金屬,減少焊接變形與殘余應(yīng)力。各種V形或V形加墊板單面焊接頭適于厚25mm以下的板材的焊接。U形坡口和雙U形坡口適合于20m以上或更厚板材。在接頭設(shè)計上應(yīng)盡可能選用雙V形坡口,以減少焊接熔化金屬、減少焊接變形或殘余應(yīng)力。
3.工藝要點:
鎳基耐蝕合金埋弧焊對焊件的清理是防止裂紋,特別是防止氣孔產(chǎn)生的極其重要的措施,必須嚴(yán)格執(zhí)行。污物、油脂可用蒸汽脫脂或用丙酮清洗,油漆可用堿、專用洗滌劑清洗,標(biāo)記墨水可用甲醇清洗。當(dāng)母材溫度低于15℃時,為防止空氣中的濕氣吸附在母材表面導(dǎo)致氣孔產(chǎn)生,應(yīng)將坡口兩側(cè)250~300mm范圍內(nèi)加熱到15-20℃。
軋制鎳基合金一般不需要焊前預(yù)熱,也不推薦焊后熱處理,但有時為保證使用中不發(fā)生晶間腐蝕,需要焊后熱處理。
對于經(jīng)過彎曲、冷拔或其他復(fù)雜成形的強化合金,在焊后必須做退火熱處理。對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的強化鎳基合金,為了有效地減少焊接應(yīng)力,焊前預(yù)熱是有利的,但預(yù)熱不能代替焊后熱處理。鑄造鎳基耐蝕合金的焊接需要預(yù)熱到100~250℃,以減少焊縫裂紋的傾向;焊后還需要消除應(yīng)力,如采用錘擊或退火消除應(yīng)力。
在鎳基耐蝕合金的埋弧焊工藝中,母材、焊絲、焊劑與焊接工藝參數(shù)的配合是很重要的,對工藝性、焊縫的化學(xué)成分、接頭的性能都有很大影響。