鎳基合金Inconel600與不鏽鋼1Cr18Ni9Ti的焊接工藝

鎳基合金Inconel600與不鏽鋼1Cr18Ni9Ti兩者的焊接主要有三方面的特點：

首先是氣孔傾向,鎳基合金與不鏽鋼焊接時,氧的溶入量是影響焊縫中形成氣孔的主要因素，氧在液態鎳中的溶解度大於在液態鐵中的溶解度但氧在固態鎳中的溶解度卻小於鐵,因此氧的溶解度在結晶時的突變比在鐵中更明顯,鎳基合金形成氣孔的傾向要大於不鏽鋼,鎳基合金在熔化狀態能溶入較多的氧,在高溫時易於形成NiO,NiO與液態金屬中的氫和碳反應生成H2O和CO,在熔池凝固時這些氣體來不及逸出就形成氣孔,H2O氣孔時 Inconel6 600合金在焊接中最易出現的氣孔,當焊縫附近區域的油汙未清除乾淨時也會產生氫氣孔。

其次是裂紋,由於 Inconel600鎳基合金與1Cr18Ni9Ti氏體不鏽鋼在物理性質上的差異,易產生較大的焊接應力,增加了產生結晶裂紋的傾向。鎳基合金焊縫金屬呈樹枝狀單向奧氏體組織,在粗大的晶粒界面上集聚了比FeS熔點更低的(Ni,Fe)S夾雜物,結晶時形成液態薄膜,削弱了晶粒間的聯繫,降低了焊縫金屬的抗裂性能,焊縫金屬中Ni含量越高,結晶紋傾向越大,若焊接熱輸入過大,易形成方向性極強的柱狀品,使雜質的偏析更嚴重,更會增大結晶裂紋傾向，收弧不當時也容易產生弧坑裂紋。受焊接熱循環的影響,熱影響區過熱區有產生液化裂紋的傾向。

再者是夾雜和未焊透, Inconel600鎳基合金與1Cr18i9Ti奧氏鋼焊接時,Ni的熔點只有1446℃,而氧化形成的NiO的熔點高達2090℃,故焊縫中容易產生NiO夾雜。此外,鎳基合金的液態流動性差,潤溼性不好,容易產生未焊透現象,必須採用較大的坡口角度、較小的鈍邊,才能抑制這種未焊透現象的發生。

最後是過熱, Inconel600鎳基合金的導熱性較差,僅為碳鋼的1/3.在鎳基合金與不鏽鋼焊縫結晶時,鎳基合金熱影響區品粒有長大的傾向,焊縫金屬及熱影響區過熱區因易過熱而使品粒粗大,致使焊接接頭力學性能和耐腐蝕性降低。

在焊接工藝方面要注意以下幾點:

①焊接材料 Inconel600基合金與1Cr18Ni9Ti奧氏體不鏽鋼的焊接採用E316-16(A202)焊條,為Cr18Ni12Mo2不鏽鋼焊條。

②焊前清理要用不鏽鋼製作的工具(如扁鏟、鋼絲輪等)在焊接前將施焊部位及附近50mm區域內的油漆、記號、切削液和油汙清除乾淨,再用丙酮擦淨,並立即進行焊接,如果超過4h焊接應重新清理若焊接部位的油汙難以清理時,可先用熱水沖洗,然後在混合酸(H2O:H2SO4:HNO3=1000mL:1500mL:2250mL)和30g NaCl組成的混合酸洗液中浸泡5~10min,再經熱水沖刷、10%氨水中及熱水中清洗後乾燥。焊接環境應保持乾燥和無風,相對溼度<80%,環境溫度在16℃以上。

③焊接參數 Inconel600與1Cr18Ni9Ti奧氏體不鏽鋼焊接電弧焊的工藝參數見圖1。

對鎳基合金與不鏽鋼組對定位焊使用直徑2.5m焊條,定位焊的焊接電流大於正式施焊的焊接電流10%左右,焊點長度20~30mm。施焊過程中要確保焊接電流在控制範圍內。採用直流反極性短弧焊接時,層間溫度應控制在120℃以下,窄焊道、不擺動和小熱輸入。每焊接完一層後要徹底清除熔渣及焊縫表的氧化物,並用10倍放大鏡檢查,確認無缺陷後再繼續施焊。收弧時應將弧坑填滿,焊後快速冷卻。焊縫金屬以銀白色為佳狀態。