焊接技術工作總結

公司承接的延安煤油氣資源綜合利用項目罐區裝置盤管採用了N04400與06Cr19Ni10焊接接頭。管子規格：φ32×3.5。N04400屬於Ni-2類鎳基合金（Ni-Cu類），06Cr19Ni10屬於Fe-8類Fe-8-1組別奧氏體不鏽鋼。N04400焊接性較差。

1.焊接性分析

1.1 化學成分和物理性能對比

N04400屬於鎳基鎳銅類合金，鎳和鐵的二元共晶物中有較多的低熔點金屬共晶物和非金屬共晶物。特別是硫磷共晶熔點比鎳鐵低的多；06Cr19Ni10屬於18-8型奧氏體不鏽鋼。兩者的化學成分和物理性能對照表如表1和表2所示：

表1 N04400與06Cr19Ni10化學成分對照表（質量分數，%）

表2 N04400與06Cr19Ni10物理性能對照表

1.2 鎳基合金的物理特性

鎳基合金與不鏽鋼及碳素鋼相比較其物理性質有以下特點：

1.2.1熔點低；

1.2.2線膨脹係數介於奧氏體不鏽鋼與低合金鋼之間（用於異種材料焊接的重要原因）；

1.2.3導熱係數低，電阻高；

1.3 鎳基焊接材料及與奧氏體不鏽鋼焊接的選擇原則

1.3.1化學成份儘可能相近；

1.3.2焊接材料特殊性。如抗裂性要求；

1.3.3就高不就低原則。如Incoloy 800H應選用Ni625焊材；

1.3.4儘可能用鹼性藥皮焊條；

1.3.5儘可能選擇抗裂性好的材料。

1.4鎳基合金焊接材料的特點

1.4.1單相奧氏體組織

1.4.2焊接熱循環的冷卻過程無組織變化

1.4.3與母材相比一般加入了抗裂元素

1.4.4抗裂主要靠第二相和大原子元素(如W,Mo,Nb等)

1.5 鎳基及鐵鎳合金常見的焊接問題

1.5.1焊接熱裂紋特別是弧坑裂紋[1]

熱裂紋——低熔點共晶物的液態膜殘留在晶界區，同時線膨脹係數大，焊接時易產生較大的應力，焊縫結晶時低熔點共晶物的液態膜在收縮應力作用下易產生開裂。

1.5.2容易產生氣孔、未熔合和夾渣（特別純鎳和哈氏Ｂ）

固液相溫度間距小，流動性偏低，在快速冷卻結晶條件下，氣體來不及逸出極易在焊縫中產生氣孔。

措施：小線能量、降低層間溫度、加快焊縫冷卻速度。

1.5.3 對油污更爲敏感

1.6 鎳基及鐵鎳合金焊接工藝要點

1.6.1要求焊接件表面清潔，防止表面的氧化和避免有害元素混雜其中；

1.6.2儘可能採用小規範焊接，控制線能量（小線能量）和層間溫度；

1.6.3坡口要適當加大角度。由於鎳合金焊材所形成的熔池十分粘稠，形成淺熔深，通過修改坡口形式來改變這種淺熔深；

2、焊接工藝評定

由於之前沒有類似材質焊接經驗，故需做焊接工藝評定試驗。N04400和06Cr19Ni10管子規格爲φ32×3.5,其焊接接頭簡圖如圖1所示：

2.1 焊接坡口的製備

坡口角度60±5°，鈍邊0-1mm，組對時間隙2-3mm。

2.2 焊前清理

焊件組對前，應對坡口兩側各50mm範圍進行清理。在清理過程中，可應用不鏽鋼刷，以避免鐵污染。在使用前對焊絲用砂紙打磨，使其露出金屬光澤。

2.3 焊接參數

採用φ2.5mm的ERNiCu-7焊絲，屬於Ni-Cu類鎳基焊絲。適用於蒙乃爾400合金自身的焊接，同時也適用與蒙乃爾400合金與不鏽鋼的焊接。鎢極材料爲鈰鎢極，噴嘴直徑φ8.0mm。層間溫度≤150℃。保護氣體爲純氬，純度爲99.99%。

其具體焊接參數如表3：

表3：焊接參數

2.4焊接操作要點

2.4.1 施工現場GTAW方法，若風速≥2m/s，相對溼度≥90%，溫度低於0℃，沒有采取相應措施不允許施焊；

2.4.2 對於小直徑薄壁管，焊接過程中採用溼布擦拭焊縫兩側，減少焊縫的高溫停留時間，增加焊縫的冷卻速度；

2.4.3 焊接必須管內充氬保護，氬氣純度不得低於99.99%；

2.4.4 焊工在施焊前，必須進行考試，具有NiⅡ類和FeⅣ焊工資質，考試合格進行技術交底後，方能進行施焊；

2.4.5 每個焊口進行組對後，經檢查員和監理驗證後，方可進行施焊；

2.4.6 焊接過程中，焊工要做好施焊記錄，層間溫度≤150℃；

2.4.7 焊接完成後，焊工及時清楚飛濺、熔渣等，並對弧坑外觀質量進行自檢，質檢人員根據自檢記錄進行檢查，檢查合格後進行焊縫標識。

3 結論

3.1 N04400和06Cr19Ni10的焊接接頭焊接性較差，必須嚴格執行焊接工藝措施：採用小電流，低電壓，快焊速，才能保證最佳焊接接頭性能；

3.2 N04400和06Cr19Ni10採用全氬弧焊接，嚴格按照焊接工藝評定進行施焊。

參考文獻：

[1] 鄧義剛等。國際焊接工程師培訓教程。2011:9/10。