Incoloy825镍基耐蚀合金的焊接

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研究了两批次incoloy825合金晶间腐蚀性能的差异,分析了合金的微观结构,结果表明,Tic在晶界的析出导致材料耐晶间腐蚀性能变差。也有si、Ni等在焊接过程中形成硅酸盐的有害物质,使焊缝极容易形成腐蚀和裂纹现象。为了保证材料的耐晶间腐蚀性能,热加工过程中应在Tic的析出温度范围内进行反复变形,使TiC弥散分布在奥氏体晶粒内部,以保证材料耐晶间腐蚀性。但Incoloy825合金的抗腐蚀性能很高,依然广泛的应用于各种焊接领,下面首先介绍一下Incoloy825合金的性能:

Incoloy825合金性能

Incoloy 825是钛稳定化处理的全奥氏体镍铁铬合金,并添加了铜和钼。Incoloy 825是一种通用的工程合金,在氧化和还原环境下都具有抗酸和碱金属腐蚀性能。高镍成份使合金具有有效的抗应力腐蚀开裂性。在各种介质中的耐腐蚀性都很好,如硫酸、磷酸、硝酸和有机酸,碱金属如氢氧化钠、氢氧化钾和盐酸溶液。Incoloy825较高的综合性能表现在腐蚀介质多样的核燃烧溶解器中,如硫酸,硝酸和氢氧化钠都在同一个设备中处理。Incoloy825合金含少量金属元素钼和铜。在还原性酸和氧化性酸中,有很好的耐蚀性,还有很好的抗应力腐蚀开裂、抗点蚀和缝隙腐蚀,它对硫酸和磷酸有优异的耐蚀性,此台金具有良好的冷热加工性能,易于冷成型和焊接。Incoloy 825具有很多好的性能:1.好的耐应力腐蚀开裂性能;2.好的耐点腐蚀和缝隙腐蚀性能;3.很好的抗氧化性和非氧化性热酸性能;4.在室温和高达550℃的高温时都具有很好的机械性能,5.具有制造温度达450℃的压力容器的认证。因此在化工生产行业通常采用Incoloy825合金焊接一些具有腐蚀性的容器。

以下从Incoloy825合金焊接过程中易出现的问题及焊接试验两个方面说明Incoloy825合金的焊接。

1.Incoloy825合金的焊接性分析

Incoloy825合金是一种含少量铝和钛的Ni-Cr-Fe奥氏体金属材料,具有耐腐蚀、强度高和抗高温氧化性能,焊接性较好。

1.1　热裂纹问题

Incoloy825焊接时产生热裂纹的原因有冶金因素和工艺因素,其中以冶金因素为主。

Incoloy825合金焊接时,由于s、si等杂质在焊缝金属中偏析,S和Ni形成Ni-NiS低熔点共晶,在焊缝金属凝固过程中,这种低熔点共晶在晶界面间形成一层液态薄膜,在焊接应力的作用下形成晶间裂纹。在焊接过程中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,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Incoloy825合金中最有害的元素。Incoloy825合金导热性差,焊接热量不易散,出现容易过热,造成品粒粗大,使晶间夹层增厚,减弱了晶间结合力,还能使焊缝金属的液固存在时间加长,促进了热裂纹的形成。

1.2　气孔问题

焊接Incoloy825合金时可能产生H2O气孔,H2气孔和CO气孔。焊接Incoloy825合金时,若工件的坡口及其附近的油类和污垢没有清除干净,大量H2进入焊接熔池,当熔池凝固时氢气来不及逸出,形成氢气孔;焊按时如果保护不好,空气中的氧进入熔池与金属中的碳化合物形成CO气孔;焊接时,液态熔池内金属镍能溶解大量氧,凝固时氧的溶解度大幅度减小,过剩的氧和镍生成NiO,NiO又与镍中的H2反映,镍被还原,氢和氧生成H2O,H2O在熔池凝固时来不及逸出而产生H2O气孔,这是Incoloy825合金焊接时最易出现的气孔。

2、焊接试验

2.1　试验材料采用国外进口

Incoloy825合金板材,焊接试板长600mm、宽300mm、厚6mm,坡口为70,坡口底部宽2mm,距焊接试样底部1.5mm。

2.2　焊接材料采用与Incoloy825合金成分相当的Incoloy825氩弧焊丝。

2.3　焊接方法采用热量集中,气体保护效果好的手工钨极氩弧焊。

2.4　焊接工艺

2.4.1　焊件清理

焊前应将焊接坡口及其附近的油污清理干净,特别是含铅、硫、磷和某些低熔点元素的污物,将接头两侧各50mm范围内清理干净,用丙酮清洗后,在用清水冲洗干净,等坡口及两侧干燥后方可施焊。

2.4.2　电极

采用平头圆锥形电极可保证电弧稳定并获得足够的熔深,平头部直径约O,4mm,圆锥形顶部夹角30-40°。焊接过程中,若钨极与熔池接触,头部即被污染,必须磨掉或更换钨极,同时熔池金属被污染。局部焊缝也应磨掉,以防造成夹钨缺陷。

2.4.3　保护气体

用氩气作保护气体,纯度应在99.9%以上,施焊时反面先通氩气,流量在12L/min以上,以确保垒焊透和焊缝成形,并防止氧化。为加强焊接区的保护效果,在焊嘴后侧加一保护施罩。

2.4.4　操作要点

选用小电流、短弧和尽可能快的焊接速度;焊接过程中,焊丝加热端必须处于氢气保护之中,焊丝不作横向摆动,不能用焊丝搅拌熔池;多层焊时要严格控制在100℃以下,焊完一道。待工件冷至用手可摸后再焊下一道;为防止弧坑裂纹,断弧时要进行弧坑处理,终断弧时,一定要把弧坑填满或把弧坑引出。

2.5　试验结果

2.5.1　根据图纸技术要求,Incoloy825合金焊接接头按(GBl50-98《钢制压力容器国家标准》进行检查、制造、验收。

2.5.2　IncoIoy825焊接街头检验结果如下:焊缝外观经检查无气孔、裂纹、弧坑、夹渣等缺陷;焊缝经100%X探伤,全部是I级片。

试板两端按要求舍去30mm,截取拉伸试样2件,规格为250×25×6;面弯,背弯试样各1件,规格为150×30×6;金相试样6件,规格为20×10×6。

对试样进行试验后,结果为拉伸试样抗拉强度分别为714MPa和720MPa;弯曲试样弯曲度180后无任何裂纹和缺陷;焊缝、焊接热影响区金相试样组织均为奥氏体加小于2%的铁素体。无任何过烧组织和晶粒粗大成分。

把Incoloy825合金焊接街头检验结果和标准要求相对比,该焊接街头符合标准要求。由此证明,该焊接工艺是可行的。