哈氏合金管的焊接技術?
1?材料簡介? 超低碳型鎳基哈氏合金,是一種含鎢的鎳-鉻-鉬鍛造的合金,其特點是熔點高、耐熱、耐腐蝕、強度高,具有良好的抗氧化性能、力學性能和加工性能,在200℃~1090℃范圍內能耐各種腐蝕介質的侵蝕,被認為是“萬能的抗腐蝕合金”。因此,近幾十年以來、在苛刻的工作環境中,如化學工業、石油工業等領域得到了廣泛的應用。解決一般不銹鋼和其他金屬、非金屬材料無法解決的介質腐蝕問題。? ?
2?C-276焊接性分析
2.1焊接熱裂紋? 鎳基耐蝕合金具有較高的熱裂紋敏感性。熱裂紋分為結晶裂紋、液化裂紋和高溫失塑裂紋。結晶裂紋最容易發生在焊道弧坑,形成火口裂紋。結晶裂紋多半沿焊縫中心縱向開裂,也有垂直于焊波。液化裂紋多出現在緊靠熔合線的熱影響區中,有的還出現在緊靠熔合線的熱影響區中。高溫失塑裂紋即可能發生在熱裂紋中,也可能發生在焊縫中。各種熱裂紋常常伴隨有微觀裂紋,但有時僅有微觀裂紋。熱裂紋發生在高溫狀態,常溫下不再擴展。由于合金C-276焊縫具有樹狀組織,在粗大晶粒的邊界上,集中了一些低熔點共晶物和呈薄膜狀態分布低熔點金屬。在晶界之間,大大削弱了晶界間的分子力,在拘束應力的作用下,產生熱裂紋。
2.2氣孔? 從合金相圖及合金元素分配的特點上反映出,固、液兩相之間溫度間距小,流動性偏低,在焊接快速冷卻凝固結晶條件下,氣體來不及逸出,殘留在焊縫中便生成了氣孔。?
2.3線能量控制? 采用高線能量焊接鎳基耐蝕合金可能產生不利影響。在熱影響區(HAZ)產生一定程序的退火和晶粒長大。高熱輸入可能產生過度的偏析、碳化物的沉淀或其他有害的冶金現象。這就可能引起熱裂紋或降低耐蝕性。
2.4敏化溫度? 采用高熱輸入焊接鎳基耐蝕合金可能產生不利影響。在熱影響區產生一定程度的退火和晶粒長大,尤其是在避免在1200~1300℃的高溫區和550~900℃的中溫區的敏化溫度區間停留過長時間是防止晶間腐蝕的有效措施。否則,長時間高線能量的輸入不僅會產生過度的偏析、碳化物的沉淀或其他有害的冶金現象,還且還可能引起耐蝕性的降低。所以,應該選擇小的焊接線能量和避免在敏化溫度區間停留時間過長,等都是保證獲得優質焊接接頭的有效措施。
2.5晶間腐蝕? 從哈氏合金C-276的特性可知,其敏化溫度區間為600~1200℃之間,在這個溫度區間內停留時間過長就會析出δ相,使合金C-276的抗晶間腐蝕的性能明顯下降。
2.6焊后耐蝕性能? 對于大多數鎳基耐蝕合金,焊后對耐蝕性能并沒有多大影響。通常選擇填充材料的化學成分與母材相近。這樣焊縫金屬在大多數環境下具耐蝕性與母材相當。
2.7焊件清潔度要求高? 焊件表面的清潔度是成功地焊接鎳基合金的一個重要要求。焊件表面的污染物質主要是表面氧化皮的熔點比母材高的多,常常可能形成夾渣或細小的不連續氧化物。這類氧化物不連續特別細小,一般用射線探傷和著色滲透也檢查不出來。S、P、Pb、Sn、Zn、Bi、Sb和As等凡是能和Ni形成低熔點共晶的元素都是有害元素。這些有害元素經常存在于制造過程中所用的一些材料中,例如在下料過程中的記號筆、油漆筆、以及油脂等。在焊接預熱或焊接前,必須完全清除這些雜質。清理的方法取決于被清理物質的種類,表面污物、油脂可用蒸汽脫脂或用丙酮及其他溶液去除。對不溶于脫脂劑的漆和其他雜物,可用氯甲烷、堿等清洗劑或特殊專用合成劑清洗。
2.8液態焊縫金屬流動性差? 鎳基合金焊縫金屬不象鋼的焊縫金屬那樣容易濕潤展開,即使增大焊接電流也不能改進焊縫金屬的流動性,反而起著有害作用,這是鎳基耐蝕合金的固有特性。焊接電流超過規定的范圍不僅使熔池過熱,增大熱裂紋敏感性,而且使焊縫金屬中的脫氧劑蒸發,出現氣孔。由于焊縫金屬流動性差,不易流到焊縫兩邊。因此為獲得良好的焊縫成形,采用小擺動工藝。為了消除這一缺陷,焊工在擺動到每一側極限位置時,要稍停頓一下,以便有足夠的時間使熔化的金屬填滿咬邊。另一個重要工藝措施是電弧應盡量的短,由于需要控制接頭的焊縫金屬,鎳基耐蝕合金接頭形式與鋼不同,接頭的坡口角度更大,以便使用擺動工藝。?
2.9焊縫不允許出現內凹? 焊接時對焊縫表面的要求更為嚴格,焊接時一定要焊成凸形焊道。焊接出現開裂的大部分案例是由于凹形焊道的應力集中造成的。?
2.10鎳基材料焊接時其他注意事項? 鎳基合金材料焊接過程中的層間溫度不宜過高,一般要求在50℃以下;該材料焊接一般不需要預熱和后熱處理。
3.焊接材料?
保護氣體? 為保證良好的焊接性能和優良的焊接接頭,保護氣體采用99.99%(質量分數)的純氬氣。