摘要：文章針對(duì)鎳及鎳基合金的分類及用途、化學(xué)成分、焊接方法、焊接缺陷，制定了科學(xué)的焊接施工工藝，以保證焊接質(zhì)量。
　　關(guān)鍵詞：鎳及鎳基合金；焊接工藝；施工；氣孔；裂紋
　　鎳是重要的有色金屬，具有獨(dú)特的物理、化學(xué)和耐蝕性能，同時(shí)又具有良好的高溫和低溫力學(xué)性能，因此，鎳及鎳基合金在現(xiàn)代工業(yè)中得到了越來(lái)越廣泛地應(yīng)用，多數(shù)鎳及鎳基合金設(shè)備是靠焊接制造而成，鎳及鎳合金焊接一般采用手工鎢極氬弧焊、手工焊條電弧焊、熔化極惰性氣體保護(hù)焊等方法，也可采用埋弧自動(dòng)焊焊接方法。但是在焊接過(guò)中也會(huì)產(chǎn)生很多焊接問(wèn)題，影響鎳及鎳基合金設(shè)備的使用性能、安全性能和壽命。為了保證鎳及鎳基合金設(shè)備的安全使，控制鎳及鎳基合金的焊接質(zhì)量，需要針對(duì)鎳及鎳基合金的焊接性，制定科學(xué)的焊接工藝。
　　1鎳及鎳基合金的分類及用途
　�。�1）工業(yè)純鎳：應(yīng)用在處理苛性堿的設(shè)備上、食品加工設(shè)備、化學(xué)品裝運(yùn)容器、耐海水腐蝕設(shè)備和電器及電子元件等；
　　(2)蒙乃爾Monel(Ni—Cu系)：應(yīng)用在石油和化工工業(yè)及在海洋開(kāi)發(fā)中，可用來(lái)制造各種換熱設(shè)備、石油和化工用管線、鍋爐給水加熱器、容器、反應(yīng)釜、塔、槽等；
　　(3)因康鎳Inconel(Ni-Gr-Fe系)：應(yīng)用在化學(xué)工業(yè)中，用來(lái)制造加熱器、換熱器、蒸餾塔、蒸發(fā)器、冷凝器，以及盛裝硝酸及硝酸加氫氟酸等用途的容器、管道、塔和槽等；
　　(4)哈斯特洛依Hastlloy(Ni-Mo或Ni-Gr-Mo系)：Ni-Mo系多用于制造鹽酸容器的襯里、管道等；Ni-Cr-Mo系主要應(yīng)用于在強(qiáng)腐蝕性氧化-還原復(fù)合介質(zhì)中應(yīng)用裝置，以及在高溫海水中應(yīng)用的裝置；
　�。�5）Ni-Cr-Mo-Cu系：對(duì)含有氯離子、氟離子的酸性介質(zhì)的沖刷能夠耐冷凝腐蝕；
　　（6）鐵鎳基合金：常用于加熱管、熱交換器及蒸汽腐蝕器等，具有優(yōu)良的耐應(yīng)力腐蝕性能和耐高溫腐蝕性能。
　　2化學(xué)成分和機(jī)械性能
　　表1常用的鎳及鎳合金管化學(xué)成分
　　            
　　3焊接方法
　　鎳及鎳合金焊接方法有：手工鎢極氬弧焊、手工焊條電弧焊、熔化極惰性氣體保護(hù)焊、埋弧自動(dòng)焊等。
　　4焊接工藝參數(shù)
　　不同系列的鎳及鎳合金焊接工藝參數(shù)稍有不同（見(jiàn)表2、表3、表4所示）
　　表2手工鎢極氬弧焊焊接工藝參數(shù)
　　    
　　5焊接常見(jiàn)缺陷
　　鎳及鎳基合金在焊接時(shí)，如果采用的工藝措施不當(dāng)，危害較大的會(huì)發(fā)生焊縫氣孔和焊接熱裂紋。
　　5.1焊縫氣孔
　　鎳及鎳合金特別是純鎳、蒙乃爾等合金，固液相溫度間距小，流動(dòng)性偏低，在快速冷卻結(jié)晶條件下，游離出來(lái)的氣體在流動(dòng)性較差的液態(tài)鎳中不能在鎳基合金焊縫凝固前完全逸出，從而極易在焊縫中產(chǎn)生氣孔。另外，焊接坡口及其兩側(cè)的油污、水分、灰塵及氧化層清理不干凈；焊接電流及電弧電壓較低，焊接速度過(guò)快焊接熱能量低；焊槍氣體保護(hù)噴嘴直徑較小，保護(hù)氣體流量過(guò)低；氣體保護(hù)效果不良，焊條烘干不良，烘干溫度計(jì)保溫時(shí)間不夠，這些也是產(chǎn)生氣孔的原因。
　　5.2焊接熱裂紋
　　鎳和鐵的二元共晶物中有較多低熔點(diǎn)的金屬共晶物和非金屬共晶物。特別是硫、磷共晶物熔點(diǎn)比鎳鐵低很多(Ni-S為645℃、Ni-P為880℃)，在焊縫結(jié)晶時(shí)低熔點(diǎn)共晶物的液態(tài)膜殘留在晶界區(qū)，同時(shí)鎳及鎳合金線脹系數(shù)大，焊接時(shí)易產(chǎn)生較大的應(yīng)力，焊縫結(jié)晶時(shí)低熔點(diǎn)共晶物的液態(tài)膜在收縮應(yīng)力作用下易產(chǎn)生開(kāi)裂。另外，焊接坡口及其兩側(cè)的污物清理不干凈、焊縫表面凸凹不平等也會(huì)產(chǎn)生裂紋。其次，收弧時(shí)如果沒(méi)有填滿弧坑和電流衰減時(shí)間較短，收弧處熔敷金屬量少出現(xiàn)弧坑其強(qiáng)度比較薄弱，在相變應(yīng)力和拘束應(yīng)力的作用下產(chǎn)生收弧處微裂紋。
　　6焊接工藝
　　為了解決上述焊接問(wèn)題，以保證焊接質(zhì)量，文章結(jié)合石油化工工程中鎳及鎳合金管材采用氨弧焊和焊條電弧焊的焊接施工，特制定以下焊接工藝。
　　6．1焊接準(zhǔn)備
　　6.1.1技術(shù)準(zhǔn)備
　　(1)施工前，焊接技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)文件、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和焊接工藝評(píng)定，并編制焊接工藝指導(dǎo)書(shū)，組織進(jìn)行焊接工藝評(píng)定；
　　(2)針對(duì)各類焊接接頭編制《焊接工藝卡》或《焊接工藝規(guī)程》，施焊過(guò)程嚴(yán)格按照工藝卡要求的參數(shù)進(jìn)行。
　�。�3）焊工必須持有《鍋爐壓力容器壓力管道焊工考試與管理規(guī)則》或GB50236合格證或設(shè)計(jì)規(guī)定的其它合格證。
　　6.1.2材料要求
　　(1)焊接材料的儲(chǔ)存、保管應(yīng)符合JB／T3223-96《焊接材料質(zhì)量管理規(guī)程》及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求；
　　(2)焊接使用的焊條、焊絲、焊劑、保護(hù)氣、電極應(yīng)有出廠合格證和質(zhì)量證明書(shū)；
　　(3)焊材的烘干、發(fā)放、回收嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，焊條的烘干工藝按生產(chǎn)廠家說(shuō)明書(shū)提供的參數(shù)進(jìn)行，如無(wú)則按焊接工藝指導(dǎo)書(shū)給定的參數(shù)進(jìn)行；
　　(4)焊絲使用前，應(yīng)去除表面的油脂、銹等雜物；
　　(5)保溫材料性能應(yīng)符合預(yù)熱及其處理要求。
　　6.1.3設(shè)備要求
　　(1)使用的直流焊機(jī)要在校準(zhǔn)周期內(nèi)，并且完好、性能可靠，雙表指示靈敏，；
　　(2)焊條保溫筒、刨錘、不銹鋼絲刷或銅絲刷配備齊全，特別是刨錘不得與碳鋼混用，應(yīng)采用不銹鋼材料或在其表面堆焊不銹鋼；
　　(3)預(yù)熱及熱處理的設(shè)備完好，性能可靠，檢測(cè)儀表在校準(zhǔn)周期內(nèi)。
　　6.1.4施焊環(huán)境要求
　　鎳及鎳合金焊接施工的環(huán)境條件應(yīng)達(dá)到以下要求：
　　(1)環(huán)境溫度不低于0℃；
　　(2)手弧焊時(shí)風(fēng)速不大于8m／s，氬弧焊時(shí)風(fēng)速不大于2m／s；
　　(3)相對(duì)濕度不大于90％；
　　(4)無(wú)雨、雪天氣。
　　6.2施工工藝
　　6.2.1坡口型式及尺寸
　　坡口型式見(jiàn)圖1所示、坡口尺寸見(jiàn)表5所示。
　　圖1坡口型式
　　         
　　
　　表5坡口尺寸

                  
　　6.2.2坡口清理及組對(duì)
　　(1)焊接坡口及其兩側(cè)用專用砂輪或不銹鋼絲刷將氧化層清除干凈，并用丙酮和無(wú)水乙醇去除其表面油污、水分、灰塵等有害物質(zhì)，防止硫、鉛、磷或低熔點(diǎn)雜質(zhì)混入熔敷金屬中。
　　(2)壁厚相同時(shí)，其內(nèi)壁應(yīng)做到平齊，內(nèi)壁錯(cuò)邊量要小于0.5mm。
　　(3)當(dāng)壁厚不同時(shí)，其內(nèi)壁厚差0.5mm或外壁厚差大于2mm時(shí)，應(yīng)按圖2所示的要求加工。
　　圖2不同壁厚管子和管件的加工要求
　　      
　　6.2.3焊接方法
　　(1)采用氬弧焊接管徑小于等于3〃或壁厚小于6mm的對(duì)接焊縫；否則采用氬弧打底，焊條電弧焊填充蓋面；
　　(2)有熔透性要求的接管焊縫采用氬弧打底焊條電弧焊蓋面，采用焊條弧焊焊接非熔透性接管焊縫。
　　6.2.4定位焊
　　(1)用實(shí)芯焊絲鎢極氬弧焊進(jìn)行定位焊接時(shí)，焊縫背面應(yīng)進(jìn)行充氬保護(hù)；
　　(2)定位焊長(zhǎng)度為l0～15mm，高2～4mm且不超過(guò)壁厚的2／3；
　　(3)管道定位焊縫焊點(diǎn)數(shù)為2～5點(diǎn)，焊接前應(yīng)將定位焊縫兩端磨削成便于引弧的斜坡；
　　(2)定位焊順序應(yīng)上下相應(yīng)交錯(cuò)進(jìn)行，點(diǎn)焊馬鞍口時(shí)應(yīng)先點(diǎn)焊尖角兩點(diǎn)；
　　(3)對(duì)口所用的擋板及具應(yīng)與母材材質(zhì)相同。
　　6.2.5焊接要點(diǎn)
　　(1)在工藝參數(shù)范圍內(nèi)盡量采用小的焊接線能量、短電弧、不擺動(dòng)或小擺動(dòng)的操作方法。
　　(2)焊接鎳及鎳合金使用的氬氣純度不應(yīng)低于99．99％。打底時(shí)，熔池前沿保持直徑為2～3mm的小孔，焊絲以滴狀過(guò)渡至熔池。
　　(3)用角向磨光機(jī)或不銹鋼鋼絲刷徹底清理層間及表面，打磨和切割時(shí)不得與碳素鋼混用，必須使用白剛玉砂輪片；
　　(4)焊條電弧焊填充及蓋面時(shí)，為了防止焊接飛濺損傷母材，在坡口兩測(cè)大于lOOmm范圍內(nèi)的母材上涂以自堊粉；
　　(5)管材及配件不得與碳鋼混放，要用膠皮或石棉布?jí)|放；
　　(6)交叉作業(yè)時(shí)，要在管道的污染部位覆蓋石棉布；
　　(7)承插焊必須兩遍成型；
　　(8)為了防止焊接變形，當(dāng)壁厚較大時(shí)，填平焊接宜選用對(duì)稱焊接；
　　(9)焊接完畢后，必須及時(shí)將焊縫表面的熔渣及周?chē)�的飛濺物，防飛濺材料清理干凈。
　　6.2.6熱處理
　　鎳及鎳基合金焊接一般情況下不需預(yù)熱和熱處理，只是在耐蝕堆焊時(shí)考慮適當(dāng)?shù)念A(yù)熱和熱處理。
　　6.2.7焊接注意事項(xiàng)及要求
　　(1)焊條筒內(nèi)必須存放同牌號(hào)的焊條，而且存放時(shí)間不得超過(guò)4小時(shí)；
　　(2)各層各道的焊接接頭要錯(cuò)開(kāi)，層間清理要徹底；
　　(3)禁止在非焊接部位引弧及電弧擦傷管材表面；
　　(4)打底要控制好電弧，運(yùn)弧及送絲要均勻，以保證焊縫根部熔合良好；
　　(5)層內(nèi)溫度應(yīng)小于1O0℃。
　　6.2.8焊縫返修
　　(1)清除缺陷后應(yīng)將清除后的焊縫修磨成至少l：3的斜度；
　　(2)采用砂輪機(jī)磨削清除缺陷，根部缺陷磨削的寬度應(yīng)在4-5mm。缺陷清除后，應(yīng)對(duì)返修部位進(jìn)行坡口修理磨槽兩側(cè)的角度大于25。，磨槽兩端的角度不小于45。；
　　(3)焊縫返修后仍按原規(guī)定檢驗(yàn)；
　　(4)同一部位的返修次數(shù)不得超過(guò)兩次，需要超次返修時(shí)，應(yīng)制定措施并經(jīng)施工單位技術(shù)總負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)；
　　(5)應(yīng)將焊接修補(bǔ)的部位、次數(shù)和檢測(cè)結(jié)果作好記錄存檔。
　　結(jié)束語(yǔ)
　　總之，在鎳及鎳基合金焊接施工中，我們首先要做好焊前清理，在保證熔合良好的前提下，選用較小的焊接線能量，嚴(yán)格控制層間溫度，選用較大的坡口角度和較小的鈍邊，盡量不使焊縫拉平或凹下。另外，在執(zhí)行合適的焊接工藝的同時(shí)，還要在施工過(guò)程中嚴(yán)格管理，才能保證鎳及鎳基合金焊縫的焊接質(zhì)量。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
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