鋼與鎳及鎳合金焊接，常見(jiàn)問(wèn)題解答

　　制造化工和石油設(shè)備時(shí)，為了節(jié)省昂貴的鎳，經(jīng)常需要將鋼與鎳及合金焊接在一起。

　　焊接的主要問(wèn)題

　　焊接時(shí)，焊縫中的主要成分是鐵和鎳，鐵和鎳能夠互溶，不形成金屬間化合物。在一般情況下，焊縫中的含鎳量相對(duì)高，所以在焊接接頭的熔合區(qū)，不會(huì)形成擴(kuò)散層。焊接的主要問(wèn)題是在焊縫中容易產(chǎn)生氣孔和熱裂紋。

　　氣孔

　　鋼與鎳及其合金焊接時(shí)，影響焊縫中形成氣孔的主要因素是氧、鎳及其他合金元素的含量。

　　①氧的影響。焊接時(shí)，液態(tài)金屬中可能會(huì)溶解較多的氧，而氧在高溫時(shí)與鎳氧化，形成NiO，NiO能與液體金屬中的氫和碳發(fā)生反應(yīng)生成水蒸氣和，在熔池凝固時(shí)如來(lái)不及逸出，殘留在焊縫中就形成氣孔。在純鎳與Q235-A埋弧焊的鐵鎳焊縫中，高純度N6純鎳錠，在氮和氫含量變化不大的情況下，焊縫中含氧量越高，焊縫中氣孔數(shù)量越多。

　?、阪嚨挠绊?。在鐵鎳焊縫中，氧在鐵鎳中的溶解度不同，氧在液態(tài)鎳中的溶解度大于液態(tài)鐵中的溶解度，而氧在固態(tài)鎳中的溶解度卻比在固態(tài)鐵中的小，因此，氧的溶解度在鎳結(jié)晶時(shí)的突變，比在鐵結(jié)晶時(shí)的突變更加明顯。所以，焊縫中Ni為15%~30%時(shí)的氣孔傾向小，而Ni含量大時(shí)，氣孔傾向進(jìn)一步提高到60%~90%，鋼的溶入量必然下降，因此引起形成氣孔的傾向變大。

　?、燮渌辖鹪氐挠绊?。當(dāng)鐵鎳焊縫中含有錳、鉻、鉬、鋁、鈦等合金元素或符合合金化時(shí)，能提高焊縫抗氣孔能力，這是由于錳、鈦和鋁等都具有脫氧作用，而鉻和鉬則提高焊縫固態(tài)金屬中的溶解度。所以鎳與1Cr18Ni9Ti不銹鋼焊縫的抗氣孔能力比鎳與Q235-A鋼焊縫高。鋁和鈦還能把氮固定在穩(wěn)定的化合物中，也能提高焊縫抗氣孔能力。

　　鎳基合金復(fù)合板的熱處理

　　Inconel 625復(fù)合板的熱處理

　　625合金的敏化時(shí)間較長(zhǎng)，在正常的熱處理?xiàng)l件下，不容易發(fā)生敏化。因此，625復(fù)合板的熱處理可以正火處理或消應(yīng)力熱處理。以不銹鋼為基材的復(fù)合板，可以選擇固溶處理或消應(yīng)力熱處理。Inconel

　　625 Q345R復(fù)合板經(jīng)1000℃的熱處理后，能得到很好的力學(xué)性能和耐腐蝕性能。

　　隨著各類設(shè)備使用要求的提高，越來(lái)越多的鎳基合金復(fù)合板得到應(yīng)用。復(fù)合板制造過(guò)程中一定要重點(diǎn)注意熱處理質(zhì)量控制。在鎳基合金復(fù)合板的制造過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)復(fù)層鎳基合金的特點(diǎn)、腐蝕性能要求及復(fù)合板自身的特點(diǎn)來(lái)選擇適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に?。?shí)踐表明，恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚰饶艿叵^(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力，恢復(fù)和改善基材力學(xué)性能，又能保證復(fù)層鎳基合金的耐腐蝕性能。

　　鋼與鎳及鎳合金焊接，常見(jiàn)問(wèn)題解答

　　熱裂紋

　　鋼與鎳及其合金的焊縫中，產(chǎn)生熱裂紋的主要原因是，由于高鎳焊縫具有樹枝狀組織，在粗大晶粒的邊緣上，集中了一些低熔點(diǎn)共晶體，從而削弱了晶粒間的聯(lián)系，降低了焊縫金屬的抗裂能力。另外，焊縫金屬的鎳含量過(guò)高對(duì)焊縫金屬產(chǎn)生熱裂紋有重大的影響，在鐵鎳焊縫中，高新技術(shù)N6純鎳錠，氧、硫、磷等雜質(zhì)對(duì)焊縫熱裂紋傾向也有很大的影響。

　　當(dāng)采用無(wú)氧焊劑時(shí)，由于焊縫中氧、硫、磷等有害雜質(zhì)質(zhì)量的減少，特別是含氧量的下降，使裂紋量大為減小。因?yàn)槿鄢亟Y(jié)晶時(shí)，氧和鎳能形成Ni NiO共晶體，共晶溫度為1438℃，而且氧還能加強(qiáng)硫的有害作用。所以焊縫中含氧量較高時(shí)，熱裂紋傾向較大。

　　Mn、Cr、Mo、Ti、Nb等合金元素，均能提高焊縫金屬的抗裂性能。Mn、Cr、Mo、Ti、Nb均是變質(zhì)劑，能細(xì)化焊縫組織，并能打亂其結(jié)晶方向。Al、Ti還是強(qiáng)烈的脫氧劑，能降低焊縫中氧的含量。Mn能與S形成難熔化合物MnS，從而減少硫的有害作用。

　　焊接接頭的力學(xué)性能

　　鐵鎳焊接接頭的力學(xué)性能與填充金屬材料以及焊接參數(shù)有關(guān)。在焊接純鎳和低碳鋼時(shí)，當(dāng)焊縫中Ni當(dāng)量低于30%，在焊縫快速冷卻條件下，泉州N6純鎳錠，焊縫中會(huì)出現(xiàn)馬氏體結(jié)構(gòu)，N6純鎳錠生產(chǎn)廠家，使接頭的塑性和韌性急劇下降。因此，為了使接頭獲取較好的塑性和韌性，鐵鎳焊縫中的Ni當(dāng)量應(yīng)大于30%。

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