焊接技术工作总结

公司承接的延安煤油气资源综合利用项目罐区装置盘管采用了N04400与06Cr19Ni10焊接接头。管子规格：φ32×3.5。N04400属于Ni-2类镍基合金（Ni-Cu类），06Cr19Ni10属于Fe-8类Fe-8-1组别奥氏体不锈钢。N04400焊接性较差。

1.焊接性分析

1.1 化学成分和物理性能对比

N04400属于镍基镍铜类合金，镍和铁的二元共晶物中有较多的低熔点金属共晶物和非金属共晶物。特别是硫磷共晶熔点比镍铁低的多；06Cr19Ni10属于18-8型奥氏体不锈钢。两者的化学成分和物理性能对照表如表1和表2所示：

表1 N04400与06Cr19Ni10化学成分对照表（质量分数，%）

表2 N04400与06Cr19Ni10物理性能对照表

1.2 镍基合金的物理特性

镍基合金与不锈钢及碳素钢相比较其物理性质有以下特点：

1.2.1熔点低；

1.2.2线膨胀系数介于奥氏体不锈钢与低合金钢之间（用于异种材料焊接的重要原因）；

1.2.3导热系数低，电阻高；

1.3 镍基焊接材料及与奥氏体不锈钢焊接的选择原则

1.3.1化学成份尽可能相近；

1.3.2焊接材料特殊性。如抗裂性要求；

1.3.3就高不就低原则。如Incoloy 800H应选用Ni625焊材；

1.3.4尽可能用碱性药皮焊条；

1.3.5尽可能选择抗裂性好的材料。

1.4镍基合金焊接材料的特点

1.4.1单相奥氏体组织

1.4.2焊接热循环的冷却过程无组织变化

1.4.3与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 镍基及铁镍合金常见的焊接问题

1.5.1焊接热裂纹特别是弧坑裂纹[1]

热裂纹——低熔点共晶物的液态膜残留在晶界区，同时线膨胀系数大，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。

1.5.2容易产生气孔、未熔合和夹渣（特别纯镍和哈氏Ｂ）

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。

措施：小线能量、降低层间温度、加快焊缝冷却速度。

1.5.3 对油污更为敏感

1.6 镍基及铁镍合金焊接工艺要点

1.6.1要求焊接件表面清洁，防止表面的氧化和避免有害元素混杂其中；

1.6.2尽可能采用小规范焊接，控制线能量（小线能量）和层间温度；

1.6.3坡口要适当加大角度。由于镍合金焊材所形成的熔池十分粘稠，形成浅熔深，通过修改坡口形式来改变这种浅熔深；

2、焊接工艺评定

由于之前没有类似材质焊接经验，故需做焊接工艺评定试验。N04400和06Cr19Ni10管子规格为φ32×3.5,其焊接接头简图如图1所示：

2.1 焊接坡口的制备

坡口角度60±5°，钝边0-1mm，组对时间隙2-3mm。

2.2 焊前清理

焊件组对前，应对坡口两侧各50mm范围进行清理。在清理过程中，可应用不锈钢刷，以避免铁污染。在使用前对焊丝用砂纸打磨，使其露出金属光泽。

2.3 焊接参数

采用φ2.5mm的ERNiCu-7焊丝，属于Ni-Cu类镍基焊丝。适用于蒙乃尔400合金自身的焊接，同时也适用与蒙乃尔400合金与不锈钢的焊接。钨极材料为铈钨极，喷嘴直径φ8.0mm。层间温度≤150℃。保护气体为纯氩，纯度为99.99%。

其具体焊接参数如表3：

表3：焊接参数

2.4焊接操作要点

2.4.1 施工现场GTAW方法，若风速≥2m/s，相对湿度≥90%，温度低于0℃，没有采取相应措施不允许施焊；

2.4.2 对于小直径薄壁管，焊接过程中采用湿布擦拭焊缝两侧，减少焊缝的高温停留时间，增加焊缝的冷却速度；

2.4.3 焊接必须管内充氩保护，氩气纯度不得低于99.99%；

2.4.4 焊工在施焊前，必须进行考试，具有NiⅡ类和FeⅣ焊工资质，考试合格进行技术交底后，方能进行施焊；

2.4.5 每个焊口进行组对后，经检查员和监理验证后，方可进行施焊；

2.4.6 焊接过程中，焊工要做好施焊记录，层间温度≤150℃；

2.4.7 焊接完成后，焊工及时清楚飞溅、熔渣等，并对弧坑外观质量进行自检，质检人员根据自检记录进行检查，检查合格后进行焊缝标识。

3 结论

3.1 N04400和06Cr19Ni10的焊接接头焊接性较差，必须严格执行焊接工艺措施：采用小电流，低电压，快焊速，才能保证最佳焊接接头性能；

3.2 N04400和06Cr19Ni10采用全氩弧焊接，严格按照焊接工艺评定进行施焊。

参考文献：

[1] 邓义刚等。国际焊接工程师培训教程。2011:9/10。