Inconel625_镍合金焊接工艺简述.docVIP

文章版权归作者所有，转摘请注明 文章整理： Inconel625 镍合金焊接工艺简述 吴 俊 张 勍 中国石油天然气第七建设公司 山东青岛 266061 中图分类号 TG47 文献标识码 B 文章编号 1672- 9323（2012）03- 0069- 03 辽阳石化公司200 万 t/ a 加氢精制装置中的核心设备高压换热器进出口在与管道连接时采用了焊接方式进行，这样可以最大限度地降低泄露点从而保证密封质量。由于高压换热器进出口母材材质为 12Cr2Mo1，焊前需进行预热、焊后需进行热处理，极大地增加了现场焊接施工的难度，为了解决这一难题，该设备出厂前在其出入管口处堆焊了一层 8mm 厚的镍合金材料，材质牌号为 Inconel 625。镍合金 Inconel 625 为美国牌号，属于耐高温、抗腐蚀性材料，焊接难度大。本文通过现场的实际施工过程为依据，对镍合金 Inconel 625 的焊接工艺进行介绍。 1 镍合金材料的可焊性分析 镍合金具有单向组织，焊接会产生焊缝的宏观裂纹和微裂纹。故 Inconel 625 焊接时最常出现的缺陷是热裂纹，主要原因是由于硫、铅、磷或低熔点金属混入，形成晶间薄膜引起高温下严重脆化而引起的，特别是硫、磷共晶物熔点比镍铁低很多，在焊缝结晶时低熔点共晶物的液态膜残留在晶界区。另外焊接热输入大，使焊缝接头过热产生粗大晶粒。在粗大的柱状晶粒边界上集中了一些低熔点共晶体，它们的强度低、脆性大，在焊接应力的作用下很容易形成热裂纹。 焊接时还需避免的另一缺陷是气孔，镍合金熔池稠，流动性差，在焊接快速冷却时，极易产生气孔，氧气、氢气、氮气、二氧化碳、一氧化碳气体在熔化的液态镍基合金中溶解度极大，而在固态下溶解度大大减小，镍基合金焊接过程从高温变冷时，气体在熔敷金属中的溶解度也随之下降。游离出来的气体在流动性差的液态镍中不能在焊缝凝固前完全溢出而形成气孔。而且流动性差也易产生夹渣缺陷。 综上分析，镍合金合金钢的可焊性不是很好，焊接时应采取合理的焊接工艺和相应措施避免出现热裂纹、气孔等缺陷。Inconel 625 材质的化学成分和力学性能（见表 1、2）。 2 焊接方法 考虑到现场施工特点，焊接时采用钨极氩弧焊打底、焊条电弧焊填充盖面的方法。氩弧焊打底时，为防止合金元素被氧化，背面必须充氩保护。 3 焊材选用 焊材选用根据焊件的化学成分、力学性能、使用条件和施焊条件进行综合考虑。镍合金的焊接，宜选用和母材合金系统相同的焊接材料，焊材选用(见表 3)。 考虑到国内部份生产厂家焊材质量的不稳定性，建议采用进口焊材或上海电力、四川大西洋品牌的焊材。 4 焊材烘干 焊条使用前应按焊条产品说明书进行烘干。烘干后的焊条应储存在 100～150℃左右的恒温箱内，焊工领用时，应用合格保温筒领取，如领用时间超过 4h，应重新烘烤，但重新烘烤次数不得超过 2 次。焊条烘烤温度(见表 4)。 5 施工环境 高温管道施工时，焊接环境出现如下情况时，必须采用有效保护措施（如篷布，加热等），方可施焊，否则禁止施焊。 （1） 环境温度低于0℃； （2） 手工焊时，风速大于 8m/ s；钨级氩弧焊时，风速大于2m/ s； （3） 空气相对湿度大于90％； （4） 雨、雪天气。 6 施工准备 6. 1 焊工要求 根据有关规定要求，焊接镍基材料的焊工须按GB50236- 1998《现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范》中要求的内容、方法和结果进行考试，须按《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》进行焊工考试的组织、监督、发证和持证焊工的管理。 焊接镍基材料的焊工必须按评定合格的焊接工艺进行考试，考试合格并取得相应的资质证方可承担相应焊接工程的施工。 6. 2 焊接工艺卡 现场施焊时，必须依据合格的焊接工艺评定制订焊接工艺卡，指导焊接施工。 6. 3 焊缝组对 (1) 对接焊缝坡口形式及尺寸（见图 1）。 (2) 组对错边量要求 管道或焊件组对时，内壁应平齐，内壁错边量不宜超过0. 5mm；外壁错边量不宜超过 1. 0mm。 (3) 定位焊接尺寸 焊口定位焊接采用根部定位焊缝形式，定位焊的焊缝长度、厚度、间距，应能保证焊缝在焊接过程中不开裂。 若用实芯焊丝钨级氩弧焊进行定位焊，则焊缝背面应进行充氮保护；焊缝的长度宜为10～15mm，且不超过壁厚的 2/ 3。 7 焊接工艺 7. 1 焊前清理 铅、硫、磷和某些低熔点元素能增加镍合金焊接裂纹倾向，因此，在焊件焊接前，必须完全清除这些杂质。施工前用角向磨光机把坡口内外两侧表面 50mm 范围内的油、漆、锈、垢、毛刺等杂物清除干净，且不得有裂纹、夹层等缺陷。 7. 2 焊接工艺要求 （1） 焊接时必须保证焊透和熔合性，保证焊缝质量，为了减少热裂纹，在保证焊透的前提下，尽量采用小的线能量、短电弧，不摆动或