提高镍基合金设备焊接接头抗晶间腐蚀敏感性的焊接工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种提高镍基合金设备焊接接头抗晶间腐蚀敏感性的焊接工艺，包括以下步骤：使用镍基合金焊材来制作焊接接头；对于厚度较薄的第一镍基合金，采用比焊条电弧焊焊接方法能量集中、热输入小的焊接方法；对于比第一镍基合金厚的第二镍基合金，采用比焊条电弧焊焊接方法能量集中、热输入小的焊接方法打底、焊条电弧焊焊接方法填充、盖面的组合焊接方法；镍基合金设备接触介质面进行最后一道焊道为封底焊，采用比焊条电弧焊焊接方法能量集中、热输入小的焊接方法；镍基合金设备的焊接从第二道焊道开始，在焊缝背面进行强制冷却。本发明专利技术满足了镍基合金设备严格的耐晶间腐蚀性能要求，保证镍基合金设备在苛刻的腐蚀环境下安全可靠长期的运行。

The welding technology of improving the sensitivity to intergranular corrosion of welding joint of nickel base alloy equipment

【技术实现步骤摘要】
提高镍基合金设备焊接接头抗晶间腐蚀敏感性的焊接工艺
本专利技术属于焊接
，具体涉及一种提高镍基合金设备焊接接头抗晶间腐蚀敏感性的焊接工艺。
技术介绍
国内一建设工程中用于处理工艺运行产生的二次废液的承压设备，主体材料采用Incoloy825镍基合金，这是Incoloy825首次使用在我国该工程设备上。该设备在工程中非常重要，一旦发生泄漏，整个工程就会停工。鉴于设备的重要性，设计上要求焊接接头按照GB/T15260-2016《镍基合金晶间腐蚀试验方法》的D法(即65％硝酸法)进行晶间腐蚀敏感性试验，试验时间为48×5小时，合格指标为腐蚀速率不大于0.275mm/年。按照国内外相关文献提供的信息，焊接Incoloy825镍基合金选用焊条ENiCrMo-3或焊丝ERNiCrMo-3，并且通过改进焊接工艺措施，包括调整焊接工艺参数、增大坡口角度(由单边坡口角度30°增大到35°)、以及避免试验外界因素影响等方面，但晶间腐蚀试验得到的结果均距离合格指标(≤0.275mm/年)有很大差距。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种提高镍基合金设备焊接接头抗晶间腐蚀敏感性的焊接工艺，保证镍基合金设备在苛刻的腐蚀环境下安全、可靠、长期的运行。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是提供一种提高镍基合金设备焊接接头抗晶间腐蚀敏感性的焊接工艺，包括以下步骤：使用镍基合金焊材来制作焊接接头；镍基合金设备母材包括第一镍基合金、第二镍基合金，对于厚度较薄的第一镍基合金，采用比焊条电弧焊焊接方法能量集中、热输入小的焊接方法；对于比第一镍基合金厚的第二镍基合金，采用比焊条电弧焊焊接方法能量集中、热输入小的焊接方法打底、焊条电弧焊焊接方法填充、盖面的组合焊接方法；镍基合金设备接触介质面进行最后一道焊道为封底焊，该封底焊采用比焊条电弧焊焊接方法能量集中、热输入小的焊接方法；镍基合金设备的焊接从第二道焊道开始，在焊缝背面进行强制冷却。焊接接头的焊材选择根据镍基合金设备母材和使用要求来选择。除了空气中自然冷却外，其余的冷却均为强制冷却。比如采用液氮冷却，只要不是在空气中自然冷却，而是借助强制手段加速冷却都可称之为强制冷却。母材为被焊金属材料的统称。在多层多道焊的焊接接头中，由于先焊的焊道比随后焊的焊道要多经受一次焊接热循环的敏化作用，所以镍基合金设备接触介质面进行最后一道焊道的封底焊，以充分利用最后一道焊道更优的耐晶间腐蚀性能。镍基合金设备接触介质面的最后一道焊道的封底焊采用钨极氩弧焊焊接方法。为降低镍基合金焊接接头在焊后状态下的晶间腐蚀敏感性，在多层多道焊的焊接过程中，从第二道焊道开始，在焊缝背面采用了强制水冷，这样有效降低焊缝在高温区的停留时间。优选的是，镍基合金焊材为焊条ENi8025和/或焊丝SNi8025。优选的是，对于第一镍基合金的焊接采用镍基合金焊材为焊丝SNi8025，对于第二镍基合金的焊接采用镍基合金焊材为焊丝SNi8025和焊条ENi8025进行组合焊接。优选的是，镍基合金焊材的C元素含量要求值与镍基合金设备母材要求值相当。镍基合金设备母材C元素含量要求值≤0.05mas％。常温下镍基合金中的碳溶解度很低，合金中的几乎所有碳含量都可能在晶间以碳化物的形式析出，成为产生晶间腐蚀敏感性的最重要因素，因此降低碳含量成为提高耐晶间腐蚀性能最主要的途径。C元素含量上限从现有技术中的焊材ENiCrMo-3的0.10mas％降低为本专利技术中的ENi8025的0.06mas％；C元素含量上限从现有技术中的焊材ERNiCrMo-3的0.10mas％降低为本专利技术中的SNi8025的0.02mas％，C元素含量要求值大幅降低，与镍基合金设备母材要求值见GB/T15007-2008《耐蚀合金牌号》(≤0.05％)相当，其中焊丝SNi8025的C元素含量要求值更低，这样有利于提高焊接接头的耐晶间腐蚀性能。优选的是，镍基合金焊材的Cr元素含量要求值比镍基合金设备母材要求值提高。镍基合金设备母材Cr元素含量要求值为19.5mas％～23.5mas％。本专利技术中的镍基合金焊材ENi8025、SNi8025的Cr元素含量要求值都是27mas％～31mas％。本专利技术中的镍基合金焊材ENi8025、SNi8025的Cr元素含量要求值大幅提高。镍基合金的晶间腐蚀敏感性主要由于贫铬区而产生，提高合金中的铬含量可以相应提高贫铬区中的铬含量。Cr元素含量从现有技术中的焊材ENiCrMo-3、ERNiCrMo-3的20.0mas％～23.0mas％提高到本专利技术中的ENi8025、SNi8025的27mas％～31mas％，Cr元素含量要求值大幅提高，与镍基合金设备母材要求值19.5mas％～23.5mas％相比大幅提高。这样有利于提高焊接接头的耐晶间腐蚀性能。优选的是，第一镍基合金的厚度不大于4mm。优选的是，比焊条电弧焊焊接方法能量集中、热输入小的焊接方法为钨极氩弧焊焊接方法。钨极氩弧焊焊接方法相对于传统的焊条电弧焊焊接方法能量集中、热输入小，焊接质量好。采用钨极氩弧焊焊接方法有利于保证焊接接头在焊后状态下具有良好的耐晶间腐蚀性能。优选的是，所述步骤镍基合金设备的焊接从第二道焊道开始，在焊缝背面进行强制冷却，该强制冷却为通循环水冷却。优选的是，所述的焊接工艺，还包括以下步骤：焊接前，清理镍基合金设备焊接区域及周围区域的油污、锈蚀、水及其它有害杂质。镍基合金设备焊接区域的周围区域为周围20mm范围内的区域。优选的是，焊接工艺的焊接过程中每一道的道间温度不超过80℃。优选的是，所述的焊接工艺，还包括以下步骤：对焊接工艺的焊接过程中的每一道焊道进行外观检查，清理表面氧化物和/或进行打磨清理。优选的是，焊接工艺中的焊接为多层多道焊，层间焊道交接处错开，多层多道焊为至少两层、至少两道的焊接。优选的是，焊接工艺焊接过程中采用的焊接保护气体为氦气或氩气，焊接保护气体的纯度不低于99.99％，正面流量为10～20L/min，背面流量为10～20L/min。焊接保护气体可以改善焊缝成型、提高焊缝质量，使焊接接头产生缺陷的可能性得到有效降低和控制。相对于现有技术，本专利技术使用化学元素成分合理的镍基合金焊材，从和镍基合金设备母材匹配性上有利于提高焊接接头的耐晶间腐蚀性能，同时通过使用能量集中、热输入小的焊接方法以及采用特殊的焊接工艺等措施，满足了镍基合金设备严格的耐晶间腐蚀性能要求，保证镍基合金设备在苛刻的腐蚀环境下安全、可靠、长期的运行。附图说明图1是本专利技术实施例2中的焊接工艺对应于第一镍基合金所适用的焊接接头；图2是本专利技术实施例2中的焊接工艺对应于第二镍基合金所适用的焊接接头。图中：1-第一焊层；2-第二焊层；3-第三焊层；4-第四焊层；5-封底焊层；6-间隙；7-母材；8-母材外表面；9-钝边。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高镍基合金设备焊接接头抗晶间腐蚀敏感性的焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：/n使用镍基合金焊材来制作焊接接头；/n镍基合金设备母材包括第一镍基合金、第二镍基合金，对于厚度较薄的第一镍基合金，采用比焊条电弧焊焊接方法能量集中、热输入小的焊接方法；对于比第一镍基合金厚的第二镍基合金，采用比焊条电弧焊焊接方法能量集中、热输入小的焊接方法打底、焊条电弧焊焊接方法填充、盖面的组合焊接方法；/n镍基合金设备接触介质面进行最后一道焊道为封底焊，该封底焊采用比焊条电弧焊焊接方法能量集中、热输入小的焊接方法；/n镍基合金设备的焊接从第二道焊道开始，在焊缝背面进行强制冷却。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高镍基合金设备焊接接头抗晶间腐蚀敏感性的焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：
使用镍基合金焊材来制作焊接接头；
镍基合金设备母材包括第一镍基合金、第二镍基合金，对于厚度较薄的第一镍基合金，采用比焊条电弧焊焊接方法能量集中、热输入小的焊接方法；对于比第一镍基合金厚的第二镍基合金，采用比焊条电弧焊焊接方法能量集中、热输入小的焊接方法打底、焊条电弧焊焊接方法填充、盖面的组合焊接方法；
镍基合金设备接触介质面进行最后一道焊道为封底焊，该封底焊采用比焊条电弧焊焊接方法能量集中、热输入小的焊接方法；
镍基合金设备的焊接从第二道焊道开始，在焊缝背面进行强制冷却。


2.根据权利要求1所述的焊接工艺，其特征在于，镍基合金焊材为焊条ENi8025和/或焊丝SNi8025。


3.根据权利要求1所述的焊接工艺，其特征在于，镍基合金焊材的C元素含量要求值与镍基合金设备母材要求值相当。


4.根据权利要求1所述的焊接工艺，其特征在于，镍基合金焊材的Cr元素含量要求值比镍基合金设备母材要求值提高。


5.根据权利要求1所述的焊接工艺，其特征在于，第一镍基合金的厚度不大于4mm。


6.根据权利要求1所述的焊接工艺，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王恒，于坚，郭利峰，董安，王勇，王宇欣，邓峰，李哲，郭城湘，白林，马迎兵，
申请(专利权)人：中国核电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11