镍基合金Inconel600与不锈钢1Cr18Ni9Ti的焊接工艺

镍基合金Inconel600与不锈钢1Cr18Ni9Ti两者的焊接主要有三方面的特点：

首先是气孔倾向,镍基合金与不锈钢焊接时,氧的溶入量是影响焊缝中形成气孔的主要因素，氧在液态镍中的溶解度大于在液态铁中的溶解度但氧在固态镍中的溶解度却小于铁,因此氧的溶解度在结晶时的突变比在铁中更明显,镍基合金形成气孔的倾向要大于不锈钢,镍基合金在熔化状态能溶入较多的氧,在高温时易于形成NiO,NiO与液态金属中的氢和碳反应生成H2O和CO,在熔池凝固时这些气体来不及逸出就形成气孔,H2O气孔时 Inconel6 600合金在焊接中最易出现的气孔,当焊缝附近区域的油污未清除干净时也会产生氢气孔。

其次是裂纹,由于 Inconel600镍基合金与1Cr18Ni9Ti氏体不锈钢在物理性质上的差异,易产生较大的焊接应力,增加了产生结晶裂纹的倾向。镍基合金焊缝金属呈树枝状单向奥氏体组织,在粗大的晶粒界面上集聚了比FeS熔点更低的(Ni,Fe)S夹杂物,结晶时形成液态薄膜,削弱了晶粒间的联系,降低了焊缝金属的抗裂性能,焊缝金属中Ni含量越高,结晶纹倾向越大,若焊接热输入过大,易形成方向性极强的柱状品,使杂质的偏析更严重,更会增大结晶裂纹倾向，收弧不当时也容易产生弧坑裂纹。受焊接热循环的影响,热影响区过热区有产生液化裂纹的倾向。

再者是夹杂和未焊透, Inconel600镍基合金与1Cr18i9Ti奥氏钢焊接时,Ni的熔点只有1446℃,而氧化形成的NiO的熔点高达2090℃,故焊缝中容易产生NiO夹杂。此外,镍基合金的液态流动性差,润湿性不好,容易产生未焊透现象,必须采用较大的坡口角度、较小的钝边,才能抑制这种未焊透现象的发生。

最后是过热, Inconel600镍基合金的导热性较差,仅为碳钢的1/3.在镍基合金与不锈钢焊缝结晶时,镍基合金热影响区品粒有长大的倾向,焊缝金属及热影响区过热区因易过热而使品粒粗大,致使焊接接头力学性能和耐腐蚀性降低。

在焊接工艺方面要注意以下几点:

①焊接材料 Inconel600基合金与1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢的焊接采用E316-16(A202)焊条,为Cr18Ni12Mo2不锈钢焊条。

②焊前清理要用不锈钢制作的工具(如扁铲、钢丝轮等)在焊接前将施焊部位及附近50mm区域内的油漆、记号、切削液和油污清除干净,再用丙酮擦净,并立即进行焊接,如果超过4h焊接应重新清理若焊接部位的油污难以清理时,可先用热水冲洗,然后在混合酸(H2O:H2SO4:HNO3=1000mL:1500mL:2250mL)和30g NaCl组成的混合酸洗液中浸泡5~10min,再经热水冲刷、10%氨水中及热水中清洗后干燥。焊接环境应保持干燥和无风,相对湿度<80%,环境温度在16℃以上。

③焊接参数 Inconel600与1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢焊接电弧焊的工艺参数见图1。

对镍基合金与不锈钢组对定位焊使用直径2.5m焊条,定位焊的焊接电流大于正式施焊的焊接电流10%左右,焊点长度20~30mm。施焊过程中要确保焊接电流在控制范围内。采用直流反极性短弧焊接时,层间温度应控制在120℃以下,窄焊道、不摆动和小热输入。每焊接完一层后要彻底清除熔渣及焊缝表的氧化物,并用10倍放大镜检查,确认无缺陷后再继续施焊。收弧时应将弧坑填满,焊后快速冷却。焊缝金属以银白色为佳状态。