inconel合金材料的焊接工艺

Inconel(国内牌号：0Cr15Ni75Fe)合金材料是氧化反应器中的主要材料，其结构形式为焊接结构件。由于其具有耐腐蚀、耐热和抗氧化性，故广泛应用于化学工业、核动力工业中，但在中国的生产和应用尚处于起步阶段，应用范围也很受局限。从焊接性分析，由于该材料具有较高的热裂纹敏感性，容易出现气孔；液体流动性差，不像钢焊缝金属那样容易润湿展开，不易流到焊缝两边，很容易发生未熔合现象，故在设备和管道。

安装中，该材料的焊接成为一大难题。为此制定出了合适的焊接工艺，经过焊接工艺评定后，成功地应用于实践，取得了令人满意的效果，从而保证了氧化反应器这一新产品的顺利投产。

Inconel合金材料的化学成分和性能

耐蚀性能

(1)在大气、水和蒸汽介质中耐蚀性极佳，保持金属光泽；在各种弱有机酸中腐蚀率也很低。

(2)在高浓度氯化物中，在含OH的苛性溶液中，以及在含有微量氯化物和氧的热水及高温水中，具有优良的耐应力腐蚀性能。

(3)在室温和低温的力学性能与铬镍奥氏体不锈钢相近，但在高温时，其力学性能显著优于一般奥氏体不锈钢，在～℃中可长期使用。

2　焊接工艺

2.1　焊接材料

该耐热合金容易发生未熔合、裂纹等缺陷。对焊接材料的要求十分严格，填充材料必须与母材相匹配。施焊的板材、焊丝均是从美国进口的，焊接材料选用见

。

焊接材料的选用

焊接方法焊材牌号

焊条电弧焊(SMAW)Inconel(ERNiCrFe-3)

钨极氩弧焊(GTAW)Inconel82(ERNiCr-3)

焊接设备及保护气体

氩弧焊选用手工脉冲WS-直流钨极氩弧焊机，保护气体为氩气，氩气纯度为99.99%，焊条电弧弧焊选用ZX5-直流焊机。在实际操作中还要慎重考虑工艺因素的影响，包括气体流量、喷嘴至工件的距离、焊接速度和焊接方向、焊接接头形式和电弧功率大小等因素。

焊前清理与保护

由于坯料质量的好坏直接影响焊接的质量，故对所有坯件逐一检查外形尺寸，全部进行了着色、超声波探伤，对缺陷处补焊磨光，直到着色、超声波探伤合格后为止；焊前必须完全清除表面氧化皮等杂质，污物和油脂用丙酮清洗，油漆用碱清除，标记墨水用甲醇清

除，特别是焊接接头两侧各50mm的范围，包括钝边和坡口，从而保证焊件表面的清洁性。

焊接工艺参数(以主焊缝为例)

焊条焊前需经℃烘焙1h后随用随取。

焊接位置：板对接平焊。

施焊技术：直线运弧焊接。

层间温度≤℃。

采用单面焊双面成形的施焊方法，焊接坡口

形式和尺寸如图1所示。施焊顺序如图2所示。

GTAW焊接速度为0.9～1.1mm/s

SMAW焊接速度为～mm/min。

焊后清理飞溅,不允许打磨焊缝。

不同焊道工艺参数选择见表

焊接工艺参数

层　数焊接方法焊材牌号焊材规格电流极性焊接电流电弧电压

d/mmI/AU/V

1(打底层)GTAWInconel.6直流正接80～～15

2~5(填充)SMAWInconel3.2直流反接～～20

6~13(填充)SMAWInconel4.0直流反接30～20~22

14~17(盖面)SMAWInconel5.0直流反接～~25

焊接的难点及注意事项

防止焊接热裂纹产生的措施由于Inconel合金具有较高的焊接裂纹敏感

性,在弧坑易产生火口裂纹。故在焊接中除严格执行焊接工艺外,还采用了合理的装配与焊接顺序、较小的热输入(GTAW和SMAW分别小于20kJ/cm和30kJ/cm)、及时填满弧坑等措施,以防止热裂纹的产生。

提高焊缝外观质量的措施由于Inconel焊缝金属流动性差及焊缝金属熔

深浅这两个固有特性,导致液态焊缝金属不易流到焊缝两边,影响焊缝成形美观,为解决这一难题,采取了

以下工艺措施:

严格执行制定的焊接工艺规程,特别是控制焊接电流大小,不能使用大电流,以防止裂纹和气孔的产生。

板与板间焊接均采用氩弧焊打底,采用小电流、短弧快速焊,多加、快加焊丝,将熔滴及时准确地送到需要的位置上,以减少熔池过热,获得良好的熔透。

每焊完1/4或随机检查内部成形,发现问题及时处理.根层焊完后待温度降至50℃以下后进行液体渗透检查,确保层间质量。

坡口设计上尽量采用大坡口(75°)、小钝边

(0～1.5mm)接头形式,使焊炬作轻微摆动,摆动距离不超过焊条或焊丝直径的一倍。每条焊道焊后应修整平滑,清除表面各种缺陷,再进行下层焊道的焊接。

焊接中的引弧和熄弧均在坡口内部进行,严禁擦伤焊件表面。

检测后焊接质量评价

氧化反应器外观形状、尺寸均符合技术标准

和设计图样规定,所有焊缝表面无裂纹、气孔、未填满

等缺陷。

主焊缝无损检测按JB—94标准进行,%RT探伤,Ⅰ级合格,%UT探伤,Ⅱ级合格。所有角焊缝%PT探伤,Ⅰ级合格。

整体抛光处理。

进出口管路经1.0MPa的水压试验,稳压2h,无渗透现象。

结束语

通过焊接试验和生产实践,成功解决了Inconel

合金的焊接难题,圆满地完成了氧化反应器制造任务。