一种镍基合金的钨极氩弧焊焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种镍基合金的钨极氩弧焊焊接方法，包括：（一）焊材选取；（二）焊前准备，坡口制备；（三）焊接，采用多层多道焊接的方式，控制焊接层间温度不超过150℃；并设定了具体的焊接工艺参数；（四）焊后检验。本发明专利技术解决了Inconel601镍基合金焊接易产生热裂纹、熔透不佳、夹钨等问题，并有效控制了焊缝中气孔的生成，能保证形成力学性能好、抗腐蚀且美观的焊接接头，为Inconel601镍基合金的手工钨极氩弧焊焊接提供了良好的焊接工艺方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及焊接工艺
，具体说是一种镍基合金的手工钨极氩弧焊焊接方法。
技术介绍
Inconel 601是一种耐热耐腐蚀的镍基合金，较高的Cr含量提供了抗各种腐蚀介质及高温环境的性能，Al含量的增添使其能在高温含硫气氛中具有出色的抗氧化性，同时碳含量和晶粒尺寸的控制又使该材料具有较高的蠕变断裂强度。由于Inconel 601合金优良的高温力学性能和抗腐蚀性，易于加工成形，其作为一种可焊接的结构材料在石油化工、核电、工业加热等领域得到了广泛的应用。 镍基耐热耐蚀合金的焊接性能与奥氏体不锈钢相似，极易产生热裂纹、气孔等缺陷。在Inconel 601合金成份中，Ni和S，P，N, O等都能形成低熔点共晶物质，在焊接应力的作用下很容易被拉裂形成热裂纹。Inconel 601合金焊接时如果热输入较高，晶粒的长大及过度的成份偏析，会更加增大热裂纹倾向，并降低耐腐蚀性；焊接时在熔池中融入的氧，在高温下易与金属液态熔池中的成份经过一系列的反应形成水气，水气在液态熔池凝固前来不及逸出从而产生气孔。另外，镍基合金焊接时熔池液态流动性差，极易产生未焊透现象。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种适用于Inconel 601镍基合金的手工钨极氩弧焊焊接工艺方法，克服焊接缺陷，提高焊缝的稳定性，高效地生产出合格的产品。为实现上述目的，本专利技术是这样实现的 ，包括 (一)焊材选取 选用符合要求的焊丝，焊丝中元素的成分重量百分比具体为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；焊丝直径为I. 2mm和2. 4mm两种规格； 鹤电极直径2. 4mm,电极端部磨尖,尖部直径O. 4mm ； 保护气体选用纯度> 99. 99%的高纯氩； (二)焊前准备 坡口制备机械加工对接坡口呈V形，V形夹角为70±5°，V形坡口底部与两块对接板材边沿形成钝边； 焊件清理用不锈钢丝刷清理焊丝及工件，并擦干； (H)焊接 采用多层多道焊接的方式，控制焊接层间温度不超过150°C ；焊接工艺参数如下打底焊电流90-105A，电压10-12V，焊接速度80-90mm/min，氩气流量为8-10L/min ;正面填充盖面焊接电流110-130A，电压12-15V，焊接速度90-100mm/min，氩气流量为10-12L/min ;反面盖面焊接电流120-135A，电压12-15V，焊接速度90_100mm/min,!S气流量为 10-12L/min ； 本专利技术中，施焊时要摆动焊丝，但摆动的幅度不能大于焊丝直径的2倍； 在V形坡口上方正面焊完3层后进行反面清根，使用砂轮机打磨出金属光泽，焊道坡口均匀平直； 本专利技术中，每焊完一层均需要使用不锈钢丝刷将焊缝及焊缝两侧杂质清理干净； (四)焊后检验 每焊完一层需进行着色渗透或超声波检验，处理合格后方可进行下一层的焊接； 所有焊缝焊接完成后进行100%全焊道X射线探伤检验。更进一步的方案是在进行步骤(二)焊前准备时，如果室温低于15°C，需将工件对接接头两侧250至300mm区域预热至15至20°C。更进一步的方案是为控制焊接热输入、减小焊接变形量、增强焊缝背面气体保护效果，打底焊焊前需在点焊固定合格工件的反面垫带凹形槽的衬垫，施焊时在凹形槽中通氩气作为背保护气体，气体流量为15-20L/min。更进一步的方案是焊接采用氩弧焊机，所述的氩弧焊机带水冷式氩弧焊枪。更进一步的方案是焊接采用直流正接法的方式进行。在本专利技术中，应选用符合要求的焊丝，焊丝中合金元素的成分百分比应略大于Inconel 601镍基合金母材，严格控制S、P等有害杂质元素的含量。如可以选用牌号为ERNiCrFe-Il的直焊丝。焊丝长度以Im为宜。打底焊焊丝直径Φ I. 2mm，填充盖面焊焊丝直径Φ 2. 4mm。在焊件清理时，使用不锈钢丝刷清理焊丝及工件坡口和坡口两侧内外表面20mm范围内的油脂、污物、氧化膜和各种记号，清洗干净后表面应有明显的金属光泽，然后用干净的布擦干。焊接时，焊接电流是影响焊缝质量的关键因素焊接电流过小，缺少足够的线能量，不能使焊缝两侧的母材金属充分熔化，易形成未融合与未焊透；焊接电流过大，焊缝热裂纹敏感性增强，易产生夹钨及金属氧化物夹杂等缺陷。本专利技术中，施焊时应仔细观察熔池，控制氩弧焊枪喷嘴与工件的距离，避免夹钨。本专利技术中，焊接场地应清洁，无浮尘杂质污染、气体强对流等不利于氩弧焊焊接的环境因素，避免母材及焊缝与碳钢接触。本专利技术解决了 Inc0neI 601镍基合金焊接易产生热裂纹、熔透不佳、夹钨等问题，并有效控制了焊缝中气孔的生成，能保证形成力学性能好、抗腐蚀且美观的焊接接头，为Inconel 601镍基合金的手工钨极氩弧焊焊接提供了良好的焊接工艺方法。附图说明图I为焊缝坡口形式结构示意图。图2为焊接顺序不意图。具体实施方式下面通过附图结合具体的实施方式对Inconel 601镍基合金的手工钨极氩弧焊焊接工艺作进一步详细的说明。焊接材料的选取 使用合金分析仪测出Inconel 601镍基合金材料的实际合金元素含量，选用合金元素成分百分比略大于母材且S、P等有害杂质元素相对少的直焊丝——牌号为ERNiCrFe-11，长度为lm，打底焊焊丝直径Φ I. 2mm，填充盖面焊焊丝直径Φ 2. 4mm ;焊丝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。坡口制备 如图I所示，将工件I和工件2通过机械加工成对接坡口，对接坡口呈V形，夹角α为70±5°、钝边3为O. 5mm，工件I、工件2的厚度为7mm。焊前准备 钨极磨尖磨尖直径为Φ 2. 4mm钨电极的一端，尖部直径约O. 4mm，夹角应为30至60。。·使用带水冷式焊枪、全数字化的专用氩弧焊机施焊，电源直流正接，保护气体选用纯度> 99. 99%的高纯氩，接好线路及通气管路。焊件清理使用不锈钢丝刷清理焊丝及工件坡口和坡口两侧内外表面20mm范围内的油脂、污物、氧化膜和各种记号，清洗干净后表面应有明显的金属光泽，然后用干净的布擦干。预热室温较低时(低于15°C)，焊接前需将工件对接接头两侧250至300mm区域预热至15至20°C。点焊将待焊工件的对接接口间隙调整均匀，如图1，两个工件的钝边之间缝隙距离为I. 5至2_，从背面进行点焊；有必要时在工件接口两端设引弧板和熄弧板及防变形措施。焊接 多层多道焊焊接顺序如图2所示。第一层打底焊(即图中的A标注的焊接区域)在点焊固定合格工件的反面垫带凹形槽的铜衬垫，插入背保护气接管，设置气体流量为15-20L/min ;设置焊接电流90-105A，电压10-12V，氩气流量8-10L/min ;施焊时焊接速度约80-90mm/min ;打底焊缝的熔透性、变形量、是否有裂纹气孔等缺陷是影响整个Inconel 601镍基合金对接焊缝质量的关键因素。正面填充焊(图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍基合金的钨极氩弧焊焊接方法，其特征在于包括：（一）焊材选取选用符合要求的焊丝，焊丝中元素的成分重量百分比具体为：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；焊丝直径为1.2mm和2.4mm两种规格；钨电极直径2.4mm，电极端部磨尖，尖部直径0.4mm；保护气体选用纯度≥99.99％的高纯氩；（二）焊前准备坡口制备：机械加工对接坡口呈V形，V形夹角为70±5°，V形坡口底部与两块对接板材边沿形成钝边；焊件清理：用不锈钢丝刷清理焊丝及工件，并擦干；（三）焊接采用多层多道焊接的方式，控制焊接层间温度不超过150℃；焊接工艺参数如下：打底焊电流90?105A，电压10?12V，焊接速度80?90mm/min，氩气流量为8?10L/min；正面填充盖面焊接电流110?130A，电压12?15V，焊接速度90?100mm/min，氩气流量为10?12L/min；反面盖面焊接电流120?135A，电压12?15V，焊接速度90?100mm/min，氩气流量为10?12L/min；本专利技术中，施焊时要摆动焊丝，但摆动的幅度不能大于焊丝直径的2倍；在V形坡口上方正面焊完3层后进行反面清根，使用砂轮机打磨出金属光泽，焊道坡口均匀平直；本专利技术中，每焊完一层均需要使用不锈钢丝刷将焊缝及焊缝两侧杂质清理干净；（四）焊后检验每焊完一层需进行着色渗透或超声波检验，处理合格后方可进行下一层的焊接；所有焊缝焊接完成后进行100%全焊道X射线探伤检验。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余正，许文峰，汤锦明，胡志容，王志敏，
申请(专利权)人：中冶南方武汉威仕工业炉有限公司，
类型：发明
国别省市：