高温镍基合金焊接原理

我们在焊接镍及镍基合金时应注意以下几个方面: 镍及镍基合金获得成功焊接的前提条件是做好焊前清理。镍及镍基合金焊接在熔合良好的前提下应选用较小的焊接线能量,同时要严格控制层间温度。镍及镍基合金焊接应选用较大的坡口角度和较小的钝边。镍及镍基合金焊缝表面成形应尽量凸起,自然成形,尽量不使焊缝拉平或凹下。镍及镍基合金焊接一般情况下不需预热和热处理,只是在耐蚀堆焊时考虑适当的预热和热处理。

近几年，随着石油、化工、炼油等产业的迅速发展，在生产过程中，人们的腐蚀介质的应用范围也日益增多，传统的不锈钢材料已经无法适应耐腐蚀性的要求。在实际工程中，许多非铁金属和复合板得到了广泛的应用。作为一个承产的响应器，内径毫米，设计压力为4.5MPa，工作温度180℃，5840毫米，本身品质达25.8t，属于三种压力容器。其主要材料为16MnR/N06686(55+5)mm的复合钢板，复层材料为Ni基高Ni-Cr-Mo合金，ASME技术条件号为SB575N06686。由于介质为高腐蚀，醋酐催化剂等介质，选择具有良好耐蚀性的686合金，并且对复层焊缝的耐蚀性也有了严格的要求，因此，对0.43mm/a的要求要小得多。

Ni基合金对热裂敏感性高的原因是合金在凝固.时，由低熔点共晶物或低熔点化合物形成的液态膜残留在晶界区，在收缩力的作用下而产生开裂。特别是S,P等元素的低熔点共晶物的熔点与Ni及Fe相比低很多，更是增大了产生热裂的可能性。所以在焊接时为了防止热裂应采取以下措施:①焊接时应采用较小的热输入，对于686合金来说，焊接热输人应不大于8kJ/cm，具体在工艺上要采用小的焊接电流，或在较大焊接电流时采用快的焊接速度，且焊接时不要摆动,以减小电弧热输人;②降低道间温度，加快焊缝的冷却速度。一般道间温度应控制在100℃以下，高的道间温度会导致焊缝及热影响区的过热和奥氏体晶粒的长大，从而影响焊缝的耐腐蚀性能及焊缝的塑性和韧性;③尽可能降低焊缝和焊材中S，P杂质的含量;④焊前清除坡口和焊丝上的油脂和附着污物。

焊接时，坡口和焊材上的油脂、氧化物等污物不仅是产生热裂的根源，也是产生气孔的主要原因，在采用氩弧焊时气体流量不合适或是气体纯度太低，也.会产生气孔。因此，焊接时周围工作区环境的洁净程度、焊前对坡口的清理工作就非常重要。焊般要对坡口及其两侧进行脱脂处理，再用丙酮进行擦洗，然后用不锈钢丝刷进行清理。焊接时氩气纯度至少在99.99%以上，另外，在正面焊接时背面应采用氩气保护至焊肉约6mm处，方可取消背面保护。

镍基高温合金是在 Cr20Ni80合金（俗称镍铬丝，制作电热元件的材料）基础上发展起来的。为了满足高温热强性以及抗氧化、抗腐蚀等方面的要求，镍基高温合金中加入了大量的强化元素，主要强化机制包括固溶强化（Al、W 、Mo等）、析出沉淀强化（γ′相强化）。γ′相强化要求镍基高温合金具有较高水平的铝和钛。然而，高铝钛含量与镍基高温合金的焊接性是一对矛盾关系。

超级合金或合金是540℃ (1000℉)上述高温环境，其主要要求具有抗变形、高表面稳定性。这些抗氧化性能优良，抗蠕变性好。钴基、镍基和铁基合金是三个高温合金中的一个一部分。铁基超合金通常是使用不锈钢技术来锻造。镍基和钴基超合金可以按照其组成或使用进行工艺或锻造。超级合金一般可以锻造、轧制成片或制成不同的形态。将高度合金化的结合起来成铸件。