Incoloy825鎳基耐蝕合金的焊接

研究了兩批次Incoloy825合金晶間腐蝕性能的差異，分析了合金的微觀結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明，Tic在晶界的析出導(dǎo)致材料耐晶間腐蝕性能變差。也有si、Ni等在焊接過程中形成硅酸鹽的有害物質(zhì)，使焊縫極容易形成腐蝕和裂紋現(xiàn)象。為了保證材料的耐晶間腐蝕性能，熱加工過程中應(yīng)在Tic的析出溫度范圍內(nèi)進(jìn)行反復(fù)變形，使TiC彌散分布在奧氏體晶粒內(nèi)部，以保證材料耐晶間腐蝕性。但I(xiàn)ncoloy825合金的抗腐蝕性能很高，依然廣泛的應(yīng)用于各種焊接領(lǐng)，下面首先介紹一下Incoloy825合金的性能:

Incoloy825合金性能

Incoloy 825是鈦穩(wěn)定化處理的全奧氏體鎳鐵鉻合金，并添加了銅和鉬。Incoloy 825是一種通用的工程合金，在氧化和還原環(huán)境下都具有抗酸和堿金屬腐蝕性能。高鎳成份使合金具有有效的抗應(yīng)力腐蝕開裂性。在各種介質(zhì)中的耐腐蝕性都很好，如硫酸、磷酸、硝酸和有機(jī)酸，堿金屬如氫氧化鈉、氫氧化鉀和鹽酸溶液。Incoloy825較高的綜合性能表現(xiàn)在腐蝕介質(zhì)多樣的核燃燒溶解器中，如硫酸，硝酸和氫氧化鈉都在同一個設(shè)備中處理。Incoloy825合金含少量金屬元素鉬和銅。在還原性酸和氧化性酸中，有很好的耐蝕性，還有很好的抗應(yīng)力腐蝕開裂、抗點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕，它對硫酸和磷酸有優(yōu)異的耐蝕性，此臺金具有良好的冷熱加工性能，易于冷成型和焊接。Incoloy 825具有很多好的性能:1.好的耐應(yīng)力腐蝕開裂性能;2.好的耐點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕性能;3.很好的抗氧化性和非氧化性熱酸性能;4.在室溫和高達(dá)550℃的高溫時都具有很好的機(jī)械性能，5.具有制造溫度達(dá)450℃的壓力容器的認(rèn)證。因此在化工生產(chǎn)行業(yè)通常采用Incoloy825合金焊接一些具有腐蝕性的容器。

以下從Incoloy825合金焊接過程中易出現(xiàn)的問題及焊接試驗兩個方面說明Incoloy825合金的焊接。

1.Incoloy825合金的焊接性分析

Incoloy825合金是一種含少量鋁和鈦的Ni-Cr-Fe奧氏體金屬材料，具有耐腐蝕、強(qiáng)度高和抗高溫氧化性能，焊接性較好。

1.1 熱裂紋問題

Incoloy825焊接時產(chǎn)生熱裂紋的原因有冶金因素和工藝因素，其中以冶金因素為主。

Incoloy825合金焊接時，由于s、si等雜質(zhì)在焊縫金屬中偏析，S和Ni形成Ni-NiS低熔點(diǎn)共晶，在焊縫金屬凝固過程中，這種低熔點(diǎn)共晶在晶界面間形成一層液態(tài)薄膜，在焊接應(yīng)力的作用下形成晶間裂紋。在焊接過程中si和氧等形成復(fù)雜的硅酸鹽，在晶界間形成一層脆的硅酸鹽薄膜，在焊縫金屬凝固過程中或凝固后的高溫區(qū)，形成高溫低塑性裂紋。因此s、si是Incoloy825合金中最有害的元素。Incoloy825合金導(dǎo)熱性差，焊接熱量不易散，出現(xiàn)容易過熱，造成品粒粗大，使晶間夾層增厚，減弱了晶間結(jié)合力，還能使焊縫金屬的液固存在時間加長，促進(jìn)了熱裂紋的形成。

1.2 氣孔問題

焊接Incoloy825合金時可能產(chǎn)生H₂O氣孔，H₂氣孔和CO氣孔。焊接Incoloy825合金時，若工件的坡口及其附近的油類和污垢沒有清除干凈，大量H2進(jìn)入焊接熔池，當(dāng)熔池凝固時氫氣來不及逸出，形成氫氣孔;焊按時如果保護(hù)不好，空氣中的氧進(jìn)入熔池與金屬中的碳化合物形成CO氣孔;焊接時，液態(tài)熔池內(nèi)金屬鎳能溶解大量氧，凝固時氧的溶解度大幅度減小，過剩的氧和鎳生成NiO，NiO又與鎳中的H2反映，鎳被還原，氫和氧生成H₂O，H₂O在熔池凝固時來不及逸出而產(chǎn)生H₂O氣孔，這是Incoloy825合金焊接時最易出現(xiàn)的氣孔。

2、焊接試驗

2.1 試驗材料采用國外進(jìn)口

Incoloy825合金板材，焊接試板長600mm、寬300mm、厚6mm，坡口為70，坡口底部寬2mm，距焊接試樣底部1.5mm。

2.2 焊接材料采用與Incoloy825合金成分相當(dāng)?shù)腎ncoloy825氬弧焊絲。

2.3 焊接方法采用熱量集中，氣體保護(hù)效果好的手工鎢極氬弧焊。

2.4 焊接工藝

2.4.1 焊件清理

焊前應(yīng)將焊接坡口及其附近的油污清理干凈，特別是含鉛、硫、磷和某些低熔點(diǎn)元素的污物，將接頭兩側(cè)各50mm范圍內(nèi)清理干凈，用丙酮清洗后，在用清水沖洗干凈，等坡口及兩側(cè)干燥后方可施焊。

2.4.2 電極

采用平頭圓錐形電極可保證電弧穩(wěn)定并獲得足夠的熔深，平頭部直徑約O，4mm，圓錐形頂部夾角30-40°。焊接過程中，若鎢極與熔池接觸，頭部即被污染，必須磨掉或更換鎢極，同時熔池金屬被污染。局部焊縫也應(yīng)磨掉，以防造成夾鎢缺陷。

2.4.3 保護(hù)氣體

用氬氣作保護(hù)氣體，純度應(yīng)在99.9%以上，施焊時反面先通氬氣，流量在12L/min以上，以確保壘焊透和焊縫成形，并防止氧化。為加強(qiáng)焊接區(qū)的保護(hù)效果，在焊嘴后側(cè)加一保護(hù)施罩。

2.4.4 操作要點(diǎn)

選用小電流、短弧和盡可能快的焊接速度;焊接過程中，焊絲加熱端必須處于氫氣保護(hù)之中，焊絲不作橫向擺動，不能用焊絲攪拌熔池;多層焊時要嚴(yán)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;為防止弧坑裂紋，斷弧時要進(jìn)行弧坑處理，終斷弧時，一定要把弧坑填滿或把弧坑引出。

2.5 試驗結(jié)果

2.5.1 根據(jù)圖紙技術(shù)要求，Incoloy825合金焊接接頭按(GBl50-98《鋼制壓力容器國家標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行檢查、制造、驗收。

2.5.2 IncoIoy825焊接街頭檢驗結(jié)果如下:焊縫外觀經(jīng)檢查無氣孔、裂紋、弧坑、夾渣等缺陷;焊縫經(jīng)100%X探傷，全部是I級片。

試板兩端按要求舍去30mm，截取拉伸試樣2件，規(guī)格為250×25×6;面彎，背彎試樣各1件，規(guī)格為150×30×6;金相試樣6件，規(guī)格為20×10×6。

對試樣進(jìn)行試驗后，結(jié)果為拉伸試樣抗拉強(qiáng)度分別為714MPa和720MPa;彎曲試樣彎曲度180后無任何裂紋和缺陷;焊縫、焊接熱影響區(qū)金相試樣組織均為奧氏體加小于2%的鐵素體。無任何過燒組織和晶粒粗大成分。

把Incoloy825合金焊接街頭檢驗結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)要求相對比，該焊接街頭符合標(biāo)準(zhǔn)要求。由此證明，該焊接工藝是可行的。