一種鎳基合金的鎢極氬弧焊焊接方法技術

本發明專利技術公開了一種鎳基合金的鎢極氬弧焊焊接方法，包括：（一）焊材選取；（二）焊前準備，坡口制備；（三）焊接，采用多層多道焊接的方式，控制焊接層間溫度不超過150℃；并設定了具體的焊接工藝參數；（四）焊后檢驗。本發明專利技術解決了Inconel601鎳基合金焊接易產生熱裂紋、熔透不佳、夾鎢等問題，并有效控制了焊縫中氣孔的生成，能保證形成力學性能好、抗腐蝕且美觀的焊接接頭，為Inconel601鎳基合金的手工鎢極氬弧焊焊接提供了良好的焊接工藝方法。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及焊接工藝
，具體說是一種鎳基合金的手工鎢極氬弧焊焊接方法。
技術介紹
Inconel 601是一種耐熱耐腐蝕的鎳基合金，較高的Cr含量提供了抗各種腐蝕介質及高溫環境的性能，Al含量的增添使其能在高溫含硫氣氛中具有出色的抗氧化性，同時碳含量和晶粒尺寸的控制又使該材料具有較高的蠕變斷裂強度。由于Inconel 601合金優良的高溫力學性能和抗腐蝕性，易于加工成形，其作為一種可焊接的結構材料在石油化工、核電、工業加熱等領域得到了廣泛的應用。 鎳基耐熱耐蝕合金的焊接性能與奧氏體不銹鋼相似，極易產生熱裂紋、氣孔等缺陷。在Inconel 601合金成份中，Ni和S，P，N, O等都能形成低熔點共晶物質，在焊接應力的作用下很容易被拉裂形成熱裂紋。Inconel 601合金焊接時如果熱輸入較高，晶粒的長大及過度的成份偏析，會更加增大熱裂紋傾向，并降低耐腐蝕性；焊接時在熔池中融入的氧，在高溫下易與金屬液態熔池中的成份經過一系列的反應形成水氣，水氣在液態熔池凝固前來不及逸出從而產生氣孔。另外，鎳基合金焊接時熔池液態流動性差，極易產生未焊透現象。
技術實現思路
本專利技術目的在于提供一種適用于Inconel 601鎳基合金的手工鎢極氬弧焊焊接工藝方法，克服焊接缺陷，提高焊縫的穩定性，高效地生產出合格的產品。為實現上述目的，本專利技術是這樣實現的 ，包括 (一)焊材選取 選用符合要求的焊絲，焊絲中元素的成分重量百分比具體為c ( O. 2%、Mn ( O. 25%、Si ( O. 5%、Cu ( O. 1%、Al I. 5%-2. 4%、Ti O. 1%_0· 2%、Ni 彡 58%、Cr 21%_25%、Fe 余量；焊絲直徑為I. 2mm和2. 4mm兩種規格； 鶴電極直徑2. 4mm,電極端部磨尖,尖部直徑O. 4mm ； 保護氣體選用純度> 99. 99%的高純氬； (二)焊前準備 坡口制備機械加工對接坡口呈V形，V形夾角為70±5°，V形坡口底部與兩塊對接板材邊沿形成鈍邊； 焊件清理用不銹鋼絲刷清理焊絲及工件，并擦干； (H)焊接 采用多層多道焊接的方式，控制焊接層間溫度不超過150°C ；焊接工藝參數如下打底焊電流90-105A，電壓10-12V，焊接速度80-90mm/min，氬氣流量為8-10L/min ;正面填充蓋面焊接電流110-130A，電壓12-15V，焊接速度90-100mm/min，氬氣流量為10-12L/min ;反面蓋面焊接電流120-135A，電壓12-15V，焊接速度90_100mm/min,!S氣流量為 10-12L/min ； 本專利技術中，施焊時要擺動焊絲，但擺動的幅度不能大于焊絲直徑的2倍； 在V形坡口上方正面焊完3層后進行反面清根，使用砂輪機打磨出金屬光澤，焊道坡口均勻平直； 本專利技術中，每焊完一層均需要使用不銹鋼絲刷將焊縫及焊縫兩側雜質清理干凈； (四)焊后檢驗 每焊完一層需進行著色滲透或超聲波檢驗，處理合格后方可進行下一層的焊接； 所有焊縫焊接完成后進行100%全焊道X射線探傷檢驗。更進一步的方案是在進行步驟(二)焊前準備時，如果室溫低于15°C，需將工件對接接頭兩側250至300mm區域預熱至15至20°C。更進一步的方案是為控制焊接熱輸入、減小焊接變形量、增強焊縫背面氣體保護效果，打底焊焊前需在點焊固定合格工件的反面墊帶凹形槽的襯墊，施焊時在凹形槽中通氬氣作為背保護氣體，氣體流量為15-20L/min。更進一步的方案是焊接采用氬弧焊機，所述的氬弧焊機帶水冷式氬弧焊槍。更進一步的方案是焊接采用直流正接法的方式進行。在本專利技術中，應選用符合要求的焊絲，焊絲中合金元素的成分百分比應略大于Inconel 601鎳基合金母材，嚴格控制S、P等有害雜質元素的含量。如可以選用牌號為ERNiCrFe-Il的直焊絲。焊絲長度以Im為宜。打底焊焊絲直徑Φ I. 2mm，填充蓋面焊焊絲直徑Φ 2. 4mm。在焊件清理時，使用不銹鋼絲刷清理焊絲及工件坡口和坡口兩側內外表面20mm范圍內的油脂、污物、氧化膜和各種記號，清洗干凈后表面應有明顯的金屬光澤，然后用干凈的布擦干。焊接時，焊接電流是影響焊縫質量的關鍵因素焊接電流過小，缺少足夠的線能量，不能使焊縫兩側的母材金屬充分熔化，易形成未融合與未焊透；焊接電流過大，焊縫熱裂紋敏感性增強，易產生夾鎢及金屬氧化物夾雜等缺陷。本專利技術中，施焊時應仔細觀察熔池，控制氬弧焊槍噴嘴與工件的距離，避免夾鎢。本專利技術中，焊接場地應清潔，無浮塵雜質污染、氣體強對流等不利于氬弧焊焊接的環境因素，避免母材及焊縫與碳鋼接觸。本專利技術解決了 Inc0neI 601鎳基合金焊接易產生熱裂紋、熔透不佳、夾鎢等問題，并有效控制了焊縫中氣孔的生成，能保證形成力學性能好、抗腐蝕且美觀的焊接接頭，為Inconel 601鎳基合金的手工鎢極氬弧焊焊接提供了良好的焊接工藝方法。附圖說明圖I為焊縫坡口形式結構示意圖。圖2為焊接順序不意圖。具體實施方式下面通過附圖結合具體的實施方式對Inconel 601鎳基合金的手工鎢極氬弧焊焊接工藝作進一步詳細的說明。焊接材料的選取 使用合金分析儀測出Inconel 601鎳基合金材料的實際合金元素含量，選用合金元素成分百分比略大于母材且S、P等有害雜質元素相對少的直焊絲——牌號為ERNiCrFe-11，長度為lm，打底焊焊絲直徑Φ I. 2mm，填充蓋面焊焊絲直徑Φ 2. 4mm ;焊絲中主要元素重量百分比含量如下C 彡 O. 2%、Mn ( O. 25%、Si ( O. 5%、Cu ( O. 1%、Al I. 5%-2. 4%、TiO.1%-0. 2%, Ni 彡 58%、Cr 21%_25%、Fe 余量。坡口制備 如圖I所示，將工件I和工件2通過機械加工成對接坡口，對接坡口呈V形，夾角α為70±5°、鈍邊3為O. 5mm，工件I、工件2的厚度為7mm。焊前準備 鎢極磨尖磨尖直徑為Φ 2. 4mm鎢電極的一端，尖部直徑約O. 4mm，夾角應為30至60。。·使用帶水冷式焊槍、全數字化的專用氬弧焊機施焊，電源直流正接，保護氣體選用純度> 99. 99%的高純氬，接好線路及通氣管路。焊件清理使用不銹鋼絲刷清理焊絲及工件坡口和坡口兩側內外表面20mm范圍內的油脂、污物、氧化膜和各種記號，清洗干凈后表面應有明顯的金屬光澤，然后用干凈的布擦干。預熱室溫較低時(低于15°C)，焊接前需將工件對接接頭兩側250至300mm區域預熱至15至20°C。點焊將待焊工件的對接接口間隙調整均勻，如圖1，兩個工件的鈍邊之間縫隙距離為I. 5至2_，從背面進行點焊；有必要時在工件接口兩端設引弧板和熄弧板及防變形措施。焊接 多層多道焊焊接順序如圖2所示。第一層打底焊(即圖中的A標注的焊接區域)在點焊固定合格工件的反面墊帶凹形槽的銅襯墊，插入背保護氣接管，設置氣體流量為15-20L/min ;設置焊接電流90-105A，電壓10-12V，氬氣流量8-10L/min ;施焊時焊接速度約80-90mm/min ;打底焊縫的熔透性、變形量、是否有裂紋氣孔等缺陷是影響整個Inconel 601鎳基合金對接焊縫質量的關鍵因素。正面填充焊(圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鎳基合金的鎢極氬弧焊焊接方法，其特征在于包括：（一）焊材選取選用符合要求的焊絲，焊絲中元素的成分重量百分比具體為：C≤0.2%、Mn≤0.25%、Si≤0.5%、Cu≤0.1%、Al?1.5%?2.4%、Ti?0.1%?0.2%、Ni≥58%、Cr?21%?25%、Fe余量；焊絲直徑為1.2mm和2.4mm兩種規格；鎢電極直徑2.4mm，電極端部磨尖，尖部直徑0.4mm；保護氣體選用純度≥99.99％的高純氬；（二）焊前準備坡口制備：機械加工對接坡口呈V形，V形夾角為70±5°，V形坡口底部與兩塊對接板材邊沿形成鈍邊；焊件清理：用不銹鋼絲刷清理焊絲及工件，并擦干；（三）焊接采用多層多道焊接的方式，控制焊接層間溫度不超過150℃；焊接工藝參數如下：打底焊電流90?105A，電壓10?12V，焊接速度80?90mm/min，氬氣流量為8?10L/min；正面填充蓋面焊接電流110?130A，電壓12?15V，焊接速度90?100mm/min，氬氣流量為10?12L/min；反面蓋面焊接電流120?135A，電壓12?15V，焊接速度90?100mm/min，氬氣流量為10?12L/min；本專利技術中，施焊時要擺動焊絲，但擺動的幅度不能大于焊絲直徑的2倍；在V形坡口上方正面焊完3層后進行反面清根，使用砂輪機打磨出金屬光澤，焊道坡口均勻平直；本專利技術中，每焊完一層均需要使用不銹鋼絲刷將焊縫及焊縫兩側雜質清理干凈；（四）焊后檢驗每焊完一層需進行著色滲透或超聲波檢驗，處理合格后方可進行下一層的焊接；所有焊縫焊接完成后進行100%全焊道X射線探傷檢驗。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：余正，許文峰，湯錦明，胡志容，王志敏，
申請(專利權)人：中冶南方武漢威仕工業爐有限公司，
類型：發明
國別省市：