一,概述
鎳及其合金的焊接主要指鎳基耐蝕合金的焊接,常見的有:Ni,Ni-Cu,Ni-Cr-Fe,Ni-Fe-Cr,Ni-Mo,Ni-Cr-Mo,Ni-Cr-Mo-Cu等,其還含有W,Nb,Al,Ti,Co,N等元素。常用的焊接方法有:焊條電弧焊、鎢極氣體保護焊、熔化極氣體保護焊、等離子焊、電阻焊、釺焊等。在焊接過程中往往出現比較多的問題,主要表現在這麼兩個方面;①常常出現裂紋,這主要是鎳基耐蝕合金具有較高的熱裂紋敏感性,它包括結晶裂紋、液化裂紋、高溫失塑(延)裂紋。這些裂紋常表現為宏觀裂紋、微觀裂紋或同時存在,但在常溫下裂紋一般不會擴展。②耐蝕性降低,由於鎳合金液態焊縫金屬的熔深淺、流動性很差,有的焊工往往採取增加電流來增加熔深和流動性,這是錯誤的。因為鎳基耐蝕合金有其固有的特性,就是電流超過推薦範圍,相對熔深與流動性變化不大,由於熱輸入增大使焊縫金屬中的合金元素脫氧劑蒸發,易出現氣孔及熱裂紋,再者過大焊接電流引起焊條過熱而使電弧不穩,飛濺增多,藥皮脫落,嚴重影響氣渣保護,產生氧化降低耐蝕性。這裡主要介紹焊條電弧焊。
二,焊前準備
1,焊件必須嚴格清理,因為焊件上的雜物含有:P,S,Sn,Zn,Pb,Bi,Sb,As等與Ni形成低熔點共晶的有害元素,產生脆化場,它們會增大焊件熱裂紋的傾向。更可恨的是它們還會在焊接過程中形成細小的夾渣或氧化物,這種小缺陷一般用射線探傷和著色檢驗也發現不了。所以說,焊件清理是否到家,是焊接成敗的關鍵。清除的方法有:①對於油汙、油脂可用蒸汽脫脂或用丙酮酒精等其它溶劑清除。②對於不熔於脫脂劑的塗料和其它雜物,可用氯甲烷、鹼、專用合成劑等清洗。③對於標記用各種墨水痕跡一般可用甲醇清洗。④對於表面氧化物、被壓入焊件表面的雜質可用磨削清除。
2,坡口製作,根據焊接方法的不同採用坡口的形式略有差異,但有其共同點:大坡口(角)、小鈍邊、大間隙,對於小於2.4mm的對接焊縫不需開坡口。
3,預熱除溼,通常情況下,焊件表面都存在吸收了部分水份、溼氣,應對焊件進行稍加預熱(20~30℃)。對於鑄造鎳基耐蝕合金焊接時,為了減少焊縫的裂紋傾響,在焊前需要對焊件進行100℃~250℃的預熱(焊後可錘擊或退火消應力)。
4,焊機選擇,一般採用性能穩定的直流電源,接法為直流反接。
5,焊條選擇,焊條藥皮通常含有:Ti、Mn、Nb等元素作脫氧劑。鎳基耐蝕合金的焊條一般分為:純Ni、Ni-Cu、Ni-Cr-Fe、Ni-Mo、Ni-Cr-Mo等類型。其典型焊條適用範圍如下:①純鎳類焊條,ENi-1,主要用於工業純鎳(200或201)、鎳與鋼、在鋼上堆焊。②鎳銅類焊條,ENiCu-7,主要用於焊接鎳銅合金(400)、鎳銅合金與鋼、在鋼上堆焊。③鎳鉻鐵類焊條,ENiCrFe-2,主要用於焊接鎳鉻鐵合金(NS312)、含鎳9%的鋼、異種金屬(碳鋼、不鏽鋼、鎳及其合金),焊件使用溫度範圍從低溫到980℃(820℃以上欠佳)。④鎳鉬類焊條,ENiMo-1,主要用於焊接鎳鉬合金(NS321)、鋼、其它鎳合金⑤鎳鉻鉬類焊條,ENiCrMo-3,主要用於焊接鎳鉻鉬合金、NS336(625),使用溫度範圍是從低溫到980
三,焊接操作
1,焊接參數:鎳基耐蝕合金的焊接工藝與高質量的不鏽鋼焊接相似,只不過其焊縫的熔深更淺,液態焊縫金屬的流動性更差,因此在焊接過程中必須嚴格控制焊接參數的變化。每個類型焊條規格都有一個最佳的推薦值,如圖:
2,儘量採用平焊位置焊接,必須採用短弧焊接,也就是說焊條頂(壓)著電弧運條。當焊接位置必須立焊或仰焊等其它焊接位置時,應選用細焊條進行焊接並採用小電流施焊,以減少熱量輸入和停留。
3,在焊接過程中一般要擺動焊條,擺動的幅度一般不大於焊條直徑的3倍,在擺動到兩邊極限位置時,應稍作停留,以便使粘稠的液態焊縫金屬有充分的時間進行填充,防止咬邊、未熔合、夾渣等缺陷。
4,熄弧操作,熄弧時,要稍微降低電弧的高度並適當提高焊速以減小熔池尺寸,可避免弧坑裂紋產生。在再次引弧時,一般採用反向引弧的方法進行,這樣有利於調整接口處焊縫平滑,成形美觀。
5,注意:對於沉澱硬化型鎳基耐蝕合金是不適合用焊條電弧焊、熔化極氣體保護電弧焊和埋弧焊。通常採用鎢極氣保焊或等離子焊等方法。
6,一般不推薦焊後熱處理,但對於焊後使用中要保證不發生晶間腐蝕、應力腐蝕的還是需要進行熱處理。
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