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N02201纯镍Ni201的焊接问题及解决方法

阿斯米合金  2020-10-8 1:47:57  2675
内容摘要:在某熔盐生产反应器制造中,核心部件是耐腐蚀和耐高温性能的纯镍Ni201板,此过程需要纯镍材料的焊接。纯镍Ni201的焊接性良好,相当于铬-镍奥氏体不锈钢,但液态焊缝金属流动性差,其可焊性与碳钢相比较差...

在某熔盐生产反应器制造中,核心部件是耐腐蚀和耐高温性能的纯镍NI201板,此过程需要纯镍材料的焊接。

纯镍Ni201的焊接性良好,相当于铬-镍奥氏体不锈钢,但液态焊缝金属流动性差,其可焊性与碳钢相比较差,需要制定合适的焊接工艺规范,才能获得较为良好的焊接接头。特别是焊缝金属的热裂纹和气孔及焊接热影响区有晶粒长大倾向,这是镍201焊接中存在的主要三大问题。


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纯镍焊接第一问题:热裂纹

纯镍NI201焊接时,由于S、Si等杂质在焊缝金属中偏析,S和Ni形成低熔点共晶。焊缝金属凝固过程中,低熔点共晶在晶界间形成一层液态薄膜,并在焊接应力的作用下形成凝固裂纹。焊接过程中Si和氧等形成复杂的硅酸盐,在晶界间形成一层脆的硅酸盐薄膜,并在焊缝金属凝固过程中或凝固后的高温区形成高温低塑性裂纹。因此S、Si是镍201焊缝金属中最有害的元素。

防止热裂纹产生的措施方法:首先尽量降低焊缝金属中S、Si等杂质的含量,严格清理焊前坡口区域和焊丝等,严格控制母材中杂质的含量;其次向焊缝金属中添加适量的Mn、Nb、Mo、Ti等元素,以抵消S、Si等杂质的有害作用。另外,采用小线能量焊接非常必要,焊前不预热,层间温度应尽量低。


纯镍焊接第二问题:气孔

焊接纯镍Ni201时,气孔是个较难解决的问题,特别是焊接纯镍和镍-铜合金如MONEL400合金时更为严重。这是由于液态镍和镍合金焊缝金属黏度较大,张力也较大,导致气体上浮逸出困难,因此出现气孔的机会较多。镍合金焊缝金属的气孔有H2O气孔、氢气孔和一氧化碳气孔,其中以H2O气孔为主。由于液态镍能溶解大量的氧,而凝固时氧的溶解度大幅度减小,使凝固过程中过剩的氧将镍氧化成氧化亚镍(NiO)。氧化亚镍和液态金属中的氢发生反应,镍被还原,而氢和氧结合成H2O。H2O来不及逸出,又因熔合线处和收弧、引弧处冷却快,在该处出现气孔。

解决气孔的方法:

(1)通过焊条或焊丝向焊缝金属过渡脱氧剂,如钛、铝、锰等,降低焊缝金属的含氧量,防止形成氧化亚镍(NiO)。焊条电弧焊采用碱性低氢焊条,以减少焊缝金属中氢、氧的含量。焊条要充分烘干,采用直流反接,用短弧焊。

(2)焊前严格清理焊件、焊丝,清除焊件表面的氧化膜、油脂、油污、涂层及颜料等。


纯镍焊接第三问题:焊接热影响区有晶粒长大倾向

纯镍Ni201为单相态,有晶粒长大倾向,加之导热性差,焊接热不易散出,容易过热,造成晶粒粗大,使晶间夹层增厚,减弱了晶间结合力,降低焊缝和热影响区的塑性、抗腐蚀性能,并加长焊缝金属的液、固相存在的时间,进而增强热裂纹的形成。

防止晶粒长大的措施:采用小的线能量进行焊接,电流小,焊接快,焊条不做横向摆动,不预热,层间温度尽量低,焊后可进行强制冷却。


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