镍基合金NO6600的焊接工艺
摘要：本文根据镍基合金NO6600材料的特点，针对有害气体对镍基材料焊接时的影响、焊缝金属流动性差、焊接熔深浅等分析该材料的焊接性能，论述镍基合金N06600管道的焊接工艺。
关键词：镍基合金N06600；焊接性能分析；焊接工艺
一．概述
我单位承建的四川维尼纶厂30万吨/年醋酸乙烯项目整合甲醇装置中，氧气管道、天然气管道采用镍基合金N06600材料，管道的主要规格有：φ325×17.5、φ114×6.0、φ89×11.0、φ48×10等。针对镍基合金N06600材料焊接难度大，合格率偏低的现象，进行焊接性能分析、制定出焊接工艺并指导焊接作业。
二．材料特性
镍基合金N06600材料是Inconel系列中的Ni-Cr-Fe固溶强化耐蚀合金，在化学、石油、湿法冶金、航天等许多领域广泛应用。其特点是熔点高、耐热、耐腐蚀、强度高，具有良好的抗氧化性能、力学性能和加工性能；象奥氏体不锈钢一样，镍基合金N06600材料显微组织也是奥氏体，固态没有相变，母材和焊缝金属的晶粒不能通过热处理细化。其化学成分见表1，力学性能见表2。
表1 NO6600材料的化学成分（质量分数）（％）
C Mn S Si Ni Cr Cu Fe
≤0.15 ≤1.0 ≤0.015 ≤0.5 ≥72 14～17 ≤0.5 6～10
表2 NO600材料的力学性能
屈服强度/MPa 抗接强度/MPa 延伸率δ
355 695 32
三．焊接性分析
镍基合金N06600材料焊接时，有害气体对焊缝金属性能有很大的的影响，焊件表面的污染物质对焊缝金属性能有很大的的影响，容易产生焊接热裂纹；限制热输入，熔池流动性差和熔深较浅等，给焊接带来不利因素。
1．有害气体对镍基合金材料焊接时的影响
常温下，镍基合金材料是比较稳定的，随着温度升高，它的性能开始变化，其吸收氮、氢、氧的能力随之上升。镍基合金材料在500℃高温空气中出现轻度氧化，当温度达到750℃时，则剧列氧化。随着焊缝含氧量上升，焊缝的抗拉强度和硬度明显上升，而塑性明显下降，焊缝因氧的污染而变脆。同时由于镍的氧化物的熔点比镍本身的熔点高出了近45％，即当镍熔熔化（熔点1446℃）的时候，氧化镍（熔点2090℃）还远远没有达到其熔点。所以，在表面上没有完全清除的氧化镍，掺杂在熔池中就会形成夹渣。为防止焊接区域表面的氧化物和避免脆化元素溶入其中，焊接区域表面的清洁工作必须清理彻底。
氮在高温液态金属的溶解度随氧的分压增加而增大，氮对焊缝强度、硬度、塑性的影响比氧更为显著，就是说氮的污染脆化作用比氧更为严重，氮对焊缝的影响主要是对冲击韧度降低。
由于难以避免气体杂质污染所引起的焊接接头脆化，在进行镍基合金材料焊接时对其工艺提出了特殊的要求。采用钨极氩弧打底焊和手工电弧焊盖面是比较合理的焊接方法，但必须注意，通常的焊枪结构和工艺是不足以保证焊接接头质量的。因为一般焊枪结构所形成的气体保护层只能保护焊接熔池不受空气污染，对已凝固而处在高温状态的焊缝及其热影响区则无保护作用。处于这种状态的镍还有很强的吸收空气中氮和氧的能力，势必引起焊缝变脆，而使塑性严重下降。焊缝背面若不采取有效保护，也将产生类似结果，处于高温熔化的熔池和熔滴金属更易被气体杂质污染。因此，必须采取一系列的保护措施，来提镍基合金材料的焊接质量。
在进行手工钨极氩弧焊焊接时，滞后停气时间应稍长。在重新起弧前剪去焊丝末端，以免将残留在末端上的氧化物带入熔池。采用较大的气罩（如喷嘴直径选大一个的型号φ12）以便把熔池最大限度地屏蔽在保护气流之中，焊接过程中或者焊接结束后，始终把焊丝的热端留在熔池中。
2. 焊件表面的污染物质对镍基合金材料焊接时的影响
焊件表面的清洁性是成功地焊接镍基合金N06600材料的一个重要的要求，焊接表面的污染物主要是表面的氧化皮和引起脆化的元素；镍基合金表面氧化皮的熔点比母材高得很多，常常在焊缝金属中可能形成夹渣或细小的不连续氧化物，这类氧化物不连续特别细小，一般射线探伤或着色渗透也检查不出来。脆化元素一般有：S、P、Pb、Sn、Zn 等，焊接时它们与Ni形成低熔点共晶，产生热裂纹。
3.焊接热裂纹
镍基耐蚀合金具有较高的热裂纹敏感性。热裂纹分为结晶裂纹、液化裂纹和高温失塑裂纹。结晶裂纹最容易发生在焊道弧坑，形成火口裂纹。结晶裂纹多半沿焊缝中心纵向开裂，也有垂直于焊波。液化裂纹多出现在紧靠熔合线的热影响区中，有的还出现在
多层焊的前焊缝中。高温失塑裂纹既可能发生在热影响区中，也可能发生在焊缝中。各种热裂纹有时是宏观裂纹，且有宏观裂纹时常常伴随有微观裂纹，但有时仅有微观裂纹。
4. 限制热输入
采用高热输入方法焊接镍基耐蚀合金可能产生不利影响。在热影响区产生一定程度的退火和晶粒长大。高热输入可能产生过度的偏析、碳化物的沉淀或其他的有害的冶金现象。这就可能引起热裂纹或降低耐蚀性。
在选择焊接方法和焊接工艺时还必须考虑母材的晶粒尺寸。由于粗大晶粒的晶界存在较多的碳化物和促进液化裂纹的金属间化合物，因而就增大了热裂纹倾向。
5．镍基合金N06600材料焊接时熔池流动性差
镍基合金焊缝金属不像钢焊缝金属那样容易润湿展开。即使增大焊接电流也不能改进焊缝金属的流动性，反而起着有害作用。焊接电流超过推荐范围不仅使熔池过热，增大热裂纹敏感性，晶粒粗大降低耐腐蚀性，而且使焊缝金属中的脱氧剂蒸发，出现气孔。焊条电弧焊时，过大的焊接电流也使焊条过热并引起药皮脱落，失去保护作用。
由于焊缝金属流动性差，不易流到焊缝两边。为获得良好焊缝成形，有时采用摆动工艺。但这种摆动是小摆动，摆动距离不超过焊焊丝或焊条直径的3倍。有时焊条电弧焊即使采用摆动工艺也发现有缺陷。缺陷主要有：咬边和未融合。为了消除这些缺陷，焊工在摆动到每一侧极限位置时，要稍停顿一下，以便足够的时间使熔化的焊缝金属与母材充分熔合，并且填满咬边部位。在焊条电弧焊时要采用的另一个重要的工艺措施就是焊接电弧应尽量的短。
6．镍基合金N06600材料焊接时熔深较浅
焊接过程中，镍基合金固有特性决定了其熔深较浅，单纯靠调整焊接参数不能解决这个问题。根据反复试验克服熔深浅的方法是修改传统的坡口形式，坡口角度在55～65，焊缝间隙大约在2～3.5mm，钝边大约在0.5～1.0mm。
7．镍基材料焊缝不允许出现内凹
镍基材料焊接比碳钢和不锈钢对焊缝表面的要求更为严格，镍基材料焊接时，一定要焊成凸形焊道。镍基材料焊接出现开裂的大部分案例是由于凹形焊道的应力集中造成的。
8．镍基材料焊接时其他注意事项
镍基合金材料焊接过程中的层间温度不宜过高，一般要求在100℃以下；镍基合金材料焊接一般不需要预热和后热处理。
四．镍基合金N06600管道的焊接工艺
1.焊接工艺和焊材选用
管道施工中焊接是非常重要的工序，直接影响管道的安装质量，为提高焊接质量，保证管道内的清洁度，焊接时采用钨极氩弧焊打底，手工电弧焊填充、盖面的焊接工艺。焊丝选用ERNiCr-3，焊条选用ENiCrFe-1。焊条烘烤200～250℃，并在施焊过程中使用保温筒保持焊条干燥。采用钨极氩弧焊打底焊时，焊缝背面应采取氩气保护措施。焊接过程中，焊丝的加热熔化端应始终置于保护气中。表3为镍基合金N06600管道焊接材料的选择，表4为管道对接焊缝焊接工艺参数；表5为镍基焊材化学成分，表6为镍基焊材的力学性能。
表3 管道焊接材料选择 焊 接 材 料 焊 接 方 法
牌 号 规 格 手工氩弧焊
焊丝：ERNiCr-3 φ2.4mm 手工电弧焊 焊条：ENiCrFe-1 φ3.2mm
表4 管道对接焊缝焊接工艺参数 填充材料 焊接电流 焊缝
层次
焊接方法 牌号 直径 极性 电流（A ） 电弧电压（V ） 焊接速度（cm/min ） 线能量（J/cm ） 打底层
GTAW ERNiCr-3 φ2.4 正接 90～120 10～13 4～7 7714～23400 中间层 SMAW ENiCrFe-1 φ3.2
反接 80～110 18～22 9～3 6646～16133 表5 镍基焊材化学成分
焊丝（条）牌号
C Si P S Mn Cr Ti Cu Ni Fe ERNiCr-3
0.04 0.07 0.003 0.001 2.90 19.8 0.30 0.01 72.7 1.5 ENiCrFe-1 0.045 0.44 0.005 0.003 2.56 16.35 / 0.01 69.43 8.14
表6 镍基焊材力学性能
焊丝（条）牌号
屈服强度/MPa 抗接强度/MPa 延伸率δ ERNiCr-3
358 593 38％ ENiCrFe-1 262 420 44％
2.坡口形式的选择
管道坡口应选用大角度和小钝边的形式，采用等离子加工或机械加工方法加工，管道切口表面应平整，无裂纹、重皮、毛刺、凹凸、缩口、熔渣、氧化物及铁屑等，切口断面倾斜偏差不应大于管子外径的1%，且不超过3mm 。必须用磨光机磨去影响焊接质量
的表面层，并将凹凸不平出打磨平整。焊前将坡口内外壁50mm范围内用不锈钢丝刷、砂轮片清洗干净，去除污物毛刺等，并用丙酮清洗坡口表面，层间彻底清理熔渣、粉尘。坡口加工完毕，要检查坡口表面质量，坡口形式如图1所示。
c=2～3.5mm,p=0.5～1mm,α=55ο～65ο，δ=6.0～17.5mm
3.焊件的组对
焊件组对前，应用手工或机械方法清理，管材内、外表面的坡口两侧20mm范围内不得有油污、毛刺、锈斑、氧化皮等有害物质。焊缝组对时，应使内壁平齐，其错边量不得超过壁厚的10%。
4.定位焊
定位焊要求与正式焊接工艺相同，定位焊长度一般为10～15mm，高度为3mm，且不超过管壁的2/3，焊肉不应有裂纹等缺陷，在施焊第一层前用磨光机将定位焊焊肉两侧磨成缓坡型，便于接头。
5．手工钨极氩弧焊打底焊
（1）采用直流正接方法，选用Φ2.4mm的钨极，钨极伸出长度3～5mm，焊缝不预热，层间温度≤100℃，喷嘴直径12mm。焊接前应先用氩气将管子内的空气置换干净后再进行焊接。采用高频引弧，焊枪在焊接时要尽量垂直于焊件，这样能更好的控制熔池的大小，而且可使喷嘴氩气均匀的保护熔池不被氧化。镍基材料导热性、铁水流动性不好，容易热量集中。所以，焊接时采用小电流、摆幅不要过大，两边应稍作停顿，确保两边溶好。
（2）焊接时钨极端部离焊接件距离2mm左右，焊丝要顺着坡口沿着管子的切点送到熔池的前端，利用熔池的高温将焊丝融化，两边稍作停顿，焊丝均匀的、连续送进熔池向前施焊。
（3）在填丝过程中，焊丝不能与钨极接触或直接深入电弧的弧柱区，否则造成焊缝夹钨和破坏电弧稳定；焊丝端部应置于保护气氛中，重新焊接前焊丝端部应剪去。管子对接固定焊缝全位置焊接时，为防止仰焊内部焊缝内凹，打底层采用仰焊位置内填丝，立、平焊部位外填丝方法进行施焊。
（4）收尾处打磨成斜坡形，焊至斜坡时，暂停给丝，先用电弧把斜坡出预热并融化成熔孔，迅速加焊丝使焊缝封闭。收弧时要填满弧坑，气体延时保护，避免焊缝在高温
下被大气污染。
6.焊条电弧焊填充、盖面焊接
(1)焊接前和层间必须进行坡口处理，每一层焊道完成后均应彻底清除焊道表面的熔渣并进行检查，消除各种表面缺陷，检查合格后方可焊接下一层。严禁采用普通砂轮片进行修磨，以免坡口处理不干净，杂质熔入熔池。由于镍基管道合金成分特性、熔点等有区别，当电流过大时熔池高温区间停留过长，使低熔点物聚集，在拉伸应力作用下形成开裂。
(2)焊接时应采用较小热输入、短弧、小摆动的操作方法以保持电弧电压的稳定，层间温度应在100℃以内。镍基合金焊材所形成的熔池流动性差，焊接电流不宜过大，所以熔池搅动困难。由于电流较小，如果焊条角度不正确，熔池热量保证不了，电弧熔深较浅，造成熔池两边夹渣。所以焊接过程中，焊条角度必须保证80°～100°，采用轻微摆动焊把来搅动熔池，但搅动的幅度不要超过焊条直径的3倍。
(3)由于镍基材料熔深浅、铁水粘稠、流动性不好等特点，严禁采用大的焊接工艺参数进行焊接。否则熔池高温停留时间过长，使弧坑内铁水出现成分偏析和较大的内应力，造成星状热裂纹。
(4)焊缝表面严禁有电弧擦伤，且不得有焊件表面引弧或试弧，在焊接中确保起弧的质量，收弧时应在弧坑点焊几点，将弧坑填满，使弧坑不要急速冷却，防止弧坑热裂纹。多层焊的层间接头应相互错开，每条焊缝应一次连续焊完。
五．结束语
通过制定合理的焊接工艺，川维30万吨/年醋酸乙烯项目整合甲醇装置顺利地完成了镍基合金N06600管道的焊接工作，焊缝射线检测468张片，一次合格461张片，合格率达到98.5%，为该装置投产一次成功创造了条件，并为以后同类管道焊接起到一定的指导作用。
参考文献
[1]陈剑虹主编，焊接手册第2版，机械工业出版社，2001
[2] 李亚江、陈茂爱、孙俊生主编，实用焊接技术手册，河北科学技术出版社，2002
基焊条 目录 镍基焊条的分类与用途 镍基焊材的选用 镍基合金焊条成份对比 镍基焊条的分类与用途 镍及镍合金焊条可分为五大类，即工业纯Ni、Ni-Cu、Ni-Cr-Fe、Ni-Mo 和Ni-Cr-Mo。每一类可分为一种或多种型号的焊条。这类焊条主要用于焊接镍或高镍合金，有时也可用于异种金属的焊接或堆焊. 镍基焊材的选用 镍基焊丝 镍基焊条图片 [1] ERNiCr-3 用于600，601以及800合金自身的焊接，及不锈钢和碳钢之间的异种钢焊接ERNiCrFe-7 用于焊接ASTM B163，166，167和168标准内的镍铬铁合金 ERNiCrFe-6 用于钢和镍铬铁合金的焊接，钢及不锈钢和镍基合金的焊接 ERNiCrCoMo-1 用于焊接镍铬钴钼合金及各种高温合金的异种焊接 ERNiCrMo-3 用于镍合金，碳钢，不锈钢和低合金钢的一种焊接，最主要用于625，601，802合金的焊接及9%镍合金的焊接 ERNi-CI 工业纯镍，用于可锻铸铁及灰口铸铁的焊接 ERCuNi 用于70/30，80/20，90/10铜镍合金的焊接 ERNiCu-7
用于焊接镍铜合金B127，163，164和165等 ERNi-1 用于纯镍铸件和锻件的焊接，如：ASTM B160，161，162，163标准内的合金 ERNiFeMn-CI 用于结节铸铁,球墨铸铁,可锻铸铁和灰口铸铁自身的焊接或用于它们 与不锈钢,碳钢,低合金钢及各种镍合金的焊接 ERNiCrMo-4 用于镍铬钼合金自身的焊接,或镍铬钼合金和钢及大多数其它镍基合金的焊接 ERNiCrMo-11 用于镍铬钼合金自身的焊接,或镍铬钼合金和钢及大多数其它镍基合金的焊接,还可以用于镍铬钼合金和钢焊接焊缝的堆焊 ERNiCrMo-13 用于焊接低碳镍铬钼合金 镍基焊条 ENiCrMo-3 用于焊接镍铬钼合金,如625,800,801,825和600 ENiCrFe-3 用于镍铬铁合金自身的焊接及与碳钢的焊接 ENiCrFe-2 用于奥氏体钢,铁素体钢及高镍合金之间的异种焊接, 还可用于9%镍合金的焊接 ENiCu-7 主要用于镍铜合金自身及其与钢之间的异种焊接 ENiCrFe-7 用于690(UNS N06690)镍铬铁合金自身的焊接 ENiCrMo-4 用于焊接C-276合金及大多数其它镍基合金 ENiCrCoMo-1 用于焊接镍铬钴钼合金以及各种的高温合金间的异种焊接 ERCuNi 焊接锻造或铸造的70/30,80/20,90/10铜镍合金 ENiCrMo-13 用于焊接低碳镍铬钼合金 ENiCrMo-11 用于焊接低碳镍铬钼合金 纯镍焊条 A5.11 ENi-1 EL-NiTi3 ≥ 92 - - Ti2.5 - 焊接 200 、 201 镍合金以及镀镍钢板； - 钢与镍异种材料的焊接； - 钢的表面堆焊。
镍基合金管的性能、化学成分 以镍为基体,能在一些介质中耐腐蚀的合金,称为镍基耐蚀合金。此外,含镍大于30％,且含镍加铁大于50％的耐蚀合金,习惯上称为铁－镍基耐蚀合金(见不锈耐酸钢)。1905年美国生产的Ni-Cu合金(Monel合金Ni 70 Cu30)是最早的镍基耐蚀合金。1914年美国开始生产Ni-Cr-Mo-Cu型耐蚀合金(Illium R)，1920年德国开始生产含Cr约15％、Mo约7％的Ni-Cr-Mo型耐蚀合金。70年代各国生产的耐蚀合金牌号已近50种。其中产量较大、使用较广的有Ni-Cu,Ni-Cr,Ni-Mo，Ni-Cr-Mo(W)，Ni-Cr-Mo-Cu和Ni-Fe-Cr，Ni-Fe-Cr-Mo等合金系列,共十多种牌号。中国在50年代开始研制镍基和铁－镍基耐蚀合金，到70年代末，已有十多种牌号。 类别镍基耐蚀合金多具有奥氏体组织。在固溶和时效处理状态下，合金的奥氏体基体和晶界上还有金属间相和金属的碳氮化物存在，各种耐蚀合金按成分分类及其特性如下： Ni-Cu合金在还原性介质中耐蚀性优于镍,而在氧化性介质中耐蚀性又优于铜，它在无氧和氧化剂的条件下，是耐高温氟气、氟化氢和氢氟酸的最好的材料（见金属腐蚀）。 Ni-Cr合金主要在氧化性介质条件下使用。抗高温氧化和含硫、钒等气体的腐蚀，其耐蚀性随铬含量的增加而增强。这类合金也具有较好的耐氢氧化物（如NaOH、KOH）腐蚀和耐应力腐蚀的能力。 Ni-Mo合金主要在还原性介质腐蚀的条件下使用。它是耐盐酸腐蚀的最好的一种合金，但在有氧和氧化剂存在时，耐蚀性会显著下降。 Ni-Cr-Mo(W)合金兼有上述Ni-Cr合金、Ni-Mo合金的性能。主要在氧化－还原混合介质条件下使用。这类合金在高温氟化氢气中、在含氧和氧化剂的盐酸、氢氟酸溶液中以及在室温下的湿氯气中耐蚀性良好。 Ni-Cr-Mo-Cu合金具有既耐硝酸又耐硫酸腐蚀的能力，在一些氧化-还原性混合酸中也有很好的耐蚀性。 什么是超级不锈钢？镍基合金？ 超级不锈钢、镍基合金是一种特种的不锈钢，首先在化学成分上与普通不锈钢304不同，是指含高镍，高铬，高钼的一种高合金不锈钢。其次在耐高温或者耐腐蚀的性能上，与304相比，具有更加优秀的耐高温或者耐腐蚀性能，是304不可取代的。另外，从不锈钢的分类上，特殊不锈钢的金相组织是一种稳定的奥氏体金相组织。 由于这种特种不锈钢是一种高合金的材料，所以在制造工艺上相当复杂，一般人们只能依靠传统工艺来制造这种特种不锈钢，如灌注，锻造，压延等等。 在许多的领域中，比如 1，海洋：海域环境的海洋构造物，海水淡化，海水养殖，海水热交换等。 2，环保领域：火力发电的烟气脱硫装置，废水处理等。 3，能源领域：原子能发电，煤炭的综合利用，海潮发电等。 4，石油化工领域：炼油，化学化工设备等。 5，食品领域：制盐，酱油酿造等 在以上的众多领域中，普通不锈钢304是无法胜任的，在这些特殊的领域中，特种不锈钢是不可缺少的，也是不可被替代的。近几年来，随着经济的快速发达，随着工业领域的层次的不断提高，越来越多的项目需要档次更高的不锈钢。。。。。特种不锈钢（超级不锈钢、镍基合金）。
常州市天志金属材料有限公司 一、GH4169 概述 GH4169合金是以体心四方的γ"和面心立方的γ′相沉淀强化的镍基高温合金，在-253～700℃温度范围内具有良好的综合性能,650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性，能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业中，在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。 该合金的另一特点是合金组织对热加工工艺特别敏感，掌握合金中相析出和溶解规律及组织与工艺、性能间的相互关系，可针对不同的使用要求制定合理、可行的工艺规程，就能获得可满足不同强度级别和使用要求的各种零件。供应的品种有锻件、锻棒、轧棒、冷轧棒、圆饼、环件、板、带、丝、管等。可制成盘、环、叶片、轴、紧固件和弹性元件、板材结构件、机匣等零部件在航空上长期使用。 1.1 GH4169 材料牌号 GH4169(GH169) 1.2 GH4169 相近牌号 Inconel 718(美国),NC19FeNb(法国) 1.3 GH4169 材料的技术标准 GJB 2612-1996 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》 HB 6702-1993 《WZ8系列用GH4169合金棒材》 GJB 3165 《航空承力件用高温合金热轧和锻制棒材规范》 GJB 1952 《航空用高温合金冷轧薄板规范》 GJB 1953《航空发动机转动件用高温合金热轧棒材规范》 GJB 2612 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》 GJB 3317《航空用高温合金热轧板材规范》 GJB 2297 《航空用高温合金冷拔（轧）无缝管规范》 GJB 3020 《航空用高温合金环坯规范》 GJB 3167 《冷镦用高温合金冷拉丝材规范》 GJB 3318 《航空用高温合金冷轧带材规范》 GJB 2611《航空用高温合金冷拉棒材规范》 YB/T5247 《焊接用高温合金冷拉丝》 YB/T5249 《冷镦用高温合金冷拉丝》 YB/T5245 《普通承力件用高温合金热轧和锻制棒材》 GB/T14993《转动部件用高温合金热轧棒材》 GB/T14994 《高温合金冷拉棒材》 GB/T14995 《高温合金热轧板》 GB/T14996 《高温合金冷轧薄板》 GB/T14997 《高温合金锻制圆饼》 GB/T14998 《高温合金坯件毛坏》 GB/T14992 《高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号》 HB 5199《航空用高温合金冷轧薄板》 HB 5198 《航空叶片用变形高温合金棒材》 HB 5189 《航空叶片用变形高温合金棒材》 HB 6072 《WZ8系列用GH4169合金棒材》
镍基焊材的选用 镍基焊丝 镍基焊条图片 [1] ERNiCr-3 用于600，601以及800合金自身的焊接，及不锈钢和碳钢之间的异种钢焊接 ERNiCrFe-7 用于焊接ASTM B163，166，167和168标准内的镍铬铁合金 ERNiCrFe-6 用于钢和镍铬铁合金的焊接，钢及不锈钢和镍基合金的焊接 ERNiCrCoMo-1 用于焊接镍铬钴钼合金及各种高温合金的异种焊接 ERNiCrMo-3 用于镍合金，碳钢，不锈钢和低合金钢的一种焊接，最主要用于625，601，802合金的焊接及9%镍合金的焊接 ERNi-CI 工业纯镍，用于可锻铸铁及灰口铸铁的焊接 ERCuNi 用于70/30，80/20，90/10铜镍合金的焊接 ERNiCu-7 用于焊接镍铜合金B127，163，164和165等 ERNi-1 用于纯镍铸件和锻件的焊接，如：ASTM B160，161，162，163标准内的合金 ERNiFeMn-CI 用于结节铸铁,球墨铸铁,可锻铸铁和灰口铸铁自身的焊接或用于它们与不锈钢,碳钢,低合金钢及各种镍合金的焊接 ERNiCrMo-4 用于镍铬钼合金自身的焊接,或镍铬钼合金和钢及大多数其它镍基合金的焊接 ERNiCrMo-11 用于镍铬钼合金自身的焊接,或镍铬钼合金和钢及大多数其它镍基合金的焊接,还可以用于镍铬钼合金和钢焊接焊缝的堆焊 ERNiCrMo-13 用于焊接低碳镍铬钼合金 镍基焊条 ENiCrMo-3 用于焊接镍铬钼合金,如625,800,801,825和600 ENiCrFe-3 用于镍铬铁合金自身的焊接及与碳钢的焊接 ENiCrFe-2 用于奥氏体钢,铁素体钢及高镍合金之间的异种焊接, 还可用于9%镍合金的焊接 ENiCu-7 主要用于镍铜合金自身及其与钢之间的异种焊接 ENiCrFe-7 用于690(UNS N06690)镍铬铁合金自身的焊接 ENiCrMo-4 用于焊接C-276合金及大多数其它镍基合金 ENiCrCoMo-1 用于焊接镍铬钴钼合金以及各种的高温合金间的异种焊接 ERCuNi 焊接锻造或铸造的70/30,80/20,90/10铜镍合金 ENiCrMo-13 用于焊接低碳镍铬钼合金 ENiCrMo-11 用于焊接低碳镍铬钼合金纯镍焊条A5.11 ENi-1 EL-NiTi3 ≥ 92 - - Ti2.5 - 焊接200 、201 镍合金以及镀镍钢板；- 钢与镍异种材料的焊接；- 钢的表面堆焊。
1.1Inconel600镍基合金焊接方案 本工程中有Inconel600镍基合金管道36.8m，数量不多，但焊接要求严格。 由于气化装置是把煤转化水煤气等过程，整个系统是在较高温度和压力下操作，工艺介质中含有CO、CO2、H2S、H2、COS、NH2等可燃性、有毒介质，所以对管道材质要求较高。因此，我们特编写了镍合金管道的焊接方案，具体施工时将根据设计说明及技术要求再对本方案进一步的修改和补充。 1.1.1编制依据： 1) 《青海中浩60万吨/年甲醇项目建筑安装工程施工招标文件》； 2）《石油化工鉻镍奥氏体钢、铁镍合金和镍合金管道焊接规程》SH/T3525-199； 3）《现场设备、工业管道焊接工程施工验收规范》GB50236-1998； 4）《石油化工剧毒、可然介质管道工程施工及验收规范》SH3501。 1.1.2材料验收 焊接材料应有出厂质量证明书，其中焊条应符合《镍及镍合金焊条》GB/T13814的规定，焊丝应符合《镍及镍合金焊丝》GB/T15620的规定。 焊接材料应进行验收。验收合格后，应作好标示，入库储存。 焊接材料的储存、保管应符合下列规定： 焊材库必须干燥通风，库房内不得有有害气体和腐蚀介质。 焊接材料应存放在架子上，架子离地面的高度和墙壁的距离均不得小于300mm。 焊接材料应按种类、牌号、批号、规格和入库时间分类放置，并应有标示。 焊材库内应设置温度计和湿度计，保持库内温度不抵于5℃，相对湿度不大于60%。 焊接用的氩气纯度不应低于99.6%。 1.1.3焊前准备 管子切割及坡口加工宜采用机械方法，若采用等离子切割，应清理其加工面。 坡口加工后应进行外观检查，坡口表面不得有裂纹、分层等缺陷。
镍基合金复合管道焊接工艺的推广和应用 摘要： 镍基合金复合钢管具有良好的韧性、强度，以及耐各种形式腐蚀的性能，目前广泛应用于高压高含硫气田施工中。在普光气田安全隐患排查工程中，原料气管线全部更换为镍基合金复合管道，为提高功效保证焊接质量，该工程采用了新的焊接工艺（GTAW+P+MIG），依托本工程进行推广和应用。 关键字：镍基复合管；GTAW+P+MIG；背部充氩保护装置；焊接工艺 1、简介 镍基合金复合材料作为一种新型材料[1]，其同时兼具低合金钢的韧性和强度，及镍基合金全面的耐腐蚀性能，因而在高压高含硫气田施工中得到广泛的应用。普光气田作为高含硫气田，受条件限制，在建设初期并未采用镍基合金材料进行施工。 在2016年，普光净化厂原料气管线安全隐患治理工程中，设计将原料气管线进行材质升级，将原有管道更换成镍基合金复合钢管（Q245R+N08825），规格为φ711×（32+3）mm、φ610×（28+3）mm、φ508×（24+3）mm。 目前，镍基合金复合管道的焊接方法主要有GTAW（打底）+SMAW（填充、盖面）；TIP TIG焊打底、填充、盖面。该工程使用的镍基合金复合管材，因管径和基层厚度较大，采用GTAW（打底）+MIG（填充、盖面）的焊接方法。相比以上两种方法，该方法具有更高的焊接效率和焊接可靠性。经中石化第十建设公司进行焊接工艺评定，焊缝各项性能均满足设计要求。因此，本工程最终确定采用GTAW（打底）+MIG（填充、盖面）的焊接方法进行施工焊接。 2、施工机具准备 （1）焊接设备 氩弧焊：低频脉冲钨极氩弧焊（GTAW+P），设备型号山大奥太WSM-400。该设备能够实现焊接电流在恒流与脉冲之间的自由调节，在选用脉冲电流焊接时，通过调节基值、
1.4 Inconel 718 化学成分 该合金的化学成分分为 3 类：标准成分、优质成分、高纯成分， 材料论文】 Inconel 718 镍基高温合金分析与研究 -午虎特种合金技术部 Inconel 718 概述 Inconel 718 合金是以体心四方的 γ " 和面心立方的 γ′相沉淀强化的镍基高温合金，在 -253 ～ 700 ℃温度范围内具有良好的综合性能 ,650 ℃以下的屈服强度居变形高温合金的首 位, 并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能 ,以及良好的加工性能、焊接性能和 长期组织稳定性，能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业中，在上述温 度范围内获得了极为广泛的应用。 该合金的另一特点是合金组织对热加工工艺特别敏感，掌握合金中相析出和溶解规律及 组织与工艺、性能间的相互关系，可针对不同的使用要求制定合理、可行的工艺规程， 就能 获得可满足不同强度级别和使用要求的各种零件。 供应的品种有锻件、 锻棒、轧棒、 冷轧棒、 圆饼、环件、板、带、丝、管等。可制成盘、环、叶片、轴、紧固件和弹性元件、板材结构 件、机匣等零部件在航空上长期使用。 相近牌号 Inconel 718（ 美国 ）,NC19FeNb （ 法 国） 材料的技术标准 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》 HB 6702-1993 《WZ8 系列用 Inconel 718 合金棒材》 GJB 3165 《航空承力件用高温合金热轧和锻制棒材规范》 GJB 1952 《航空用高温合金冷轧薄板规范》 GJB 1953 《 航空发动机转动件用高温合金热轧棒材规范》 GJB 2612 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》 GJB 3317 《 航空用高温合金热轧板材规范》 GJB 2297 《航空用高温合金冷拔（轧）无缝管规范》 GJB 3020 《航空用高温合金环坯规范》 GJB 3167 《冷镦用高温合金冷拉丝材规范》 GJB 3318 《航空用高温合金冷轧带材规范》 GJB 2611 《 航空用高温合金冷拉棒材规范》 YB/T5247 《焊接用高温合金冷拉丝》 YB/T5249 《冷镦用高温合金冷拉丝》 YB/T5245 《普通承力件用高温合金热轧和锻制棒材》 GB/T14993 《 转动部件用高温合金热轧棒材》 GB/T14994 《高温合金冷拉棒材》 GB/T14995 《高温合金热轧板》 GB/T14996 《高温合金冷轧薄板》 GB/T14997 《高温合金锻制圆饼》 GB/T14998 《高温合金坯件毛坏》 GB/T14992 《高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号》 HB 5199《 航空用高温合金冷轧薄板》 HB 5198 《航空叶片用变形高温合金棒材》 HB 5189 《航空叶片用变形高温合金棒材》 HB 6072 《WZ8 系列用 Inconel 718 合金棒材》 见表 1-1 。优质成分的在标准成分的基础上降碳增 铌，从而减少碳化铌的数量，减少疲劳源 和增 1.1 Inconel 718 材料牌号 Inconel 718 1.2 Inconel 718 1.3 Inconel 718 GJB 2612-1996
铁镍基高温合金的焊接性及焊接工艺 一、焊接性 对于固熔强化的高温合金，主要问题是焊缝结晶裂纹和过热区的晶粒长大，焊接接头的“等强度”等。对于沉淀强化的高温合金，除了焊缝的结晶裂纹外，还有液化裂纹和再热裂纹；焊接接头的“等强度”问题也很突出，焊缝和热影响区的强度、塑性往往达不到母材金属的水平。 1、焊缝的热裂纹 铁镍基合金都具有较大的焊接热裂纹倾向，特别是沉淀强化的合金，溶解度有限的元素Ni和Fe，易在晶界处形成低熔点物质，如Ni—Si，Fe—Nb，Ni—B等；同时对某些杂质非常敏感，如：S、P、Pb、Bi、Sn、Ca等；这些高温合金易形成方向性强的单项奥氏体柱状晶，促使杂质偏析；这些高温合金的线膨胀系数很大，易形成较大的焊接应力。 实践证明，沉淀强化的合金比固熔强化合金具有更大的热裂倾向。 影响焊缝产生热裂纹的因素有： ①合金系统特性的影响。 凝固温度区间越大，且固相线低的合金，结晶裂纹倾向越大。如：N—155（30Cr17Ni15Co12Mo3Nb），而S—590（40Cr20Ni20Co20Mo4W4Nb4）裂纹倾向就较小。 ②焊缝中合金元素的影响。 采用不同的焊材，焊缝的热裂倾向有很大的差别。如铁基合金Cr15Ni40W5Mo2Al2Ti3在TIG焊时，选用与母材合金同质的焊丝，即焊缝含有γ／形成元素，结果焊缝产生结晶裂纹；而选用固熔强化型HGH113，Ni—Cr—Mo系焊丝，含有较多的Mo，Mo在高Ni合金中具有很高的溶解度，不会形成易熔物质，故也不会引起热裂纹。含Mo量越高，焊缝的热裂倾向越小；同时Mo还能提高固熔体的扩散激活能，而阻止形成正亚晶界裂纹（多元化裂纹）。 B、Si、Mn含量降低，Ni、Ti成分增加，裂纹减少。 ③变质剂的影响。 用变质剂细化焊缝一次结晶组织，能明显减少热裂倾向。 ④杂质元素的影响。 有害杂质元素，S、P、B等，常常是焊缝产生热裂纹的原因。 ⑤焊接工艺的影响。 焊接接头具有较大的拘束应力，促使焊缝热裂倾向大。采用脉冲氩弧焊或适当减少焊缝电流，以减少熔池的过热，对于提高焊缝的抗热裂性是有益的。 2、热影响区的液化裂纹 低熔点共晶物形成的晶间液膜引起液化裂纹。 A—286的晶界处有Ti、Si、Ni、Mo等元素的偏析，形成低熔点共晶物。 液膜还可以在碳化物相（MC或M6C）的周围形成，如Inconel718,铸造镍基合金B—1900和Inconel713C。 高温合金的晶粒粗细，对裂纹的产生也有很大的影响。焊接时常常在粗晶部位产生液化裂纹。因此，在焊接工艺上，应尽可能采用小焊接线能量，来避免热影响区晶粒的粗化。 对焊接热影响区液化裂纹的控制，关键在于合金本身的材质，去除合金中的杂质，则有利于防止液化裂纹。 3、再热裂纹 γ／形成元素Al、Ti的含量越高，再热裂纹倾向越大。 对于γ／强化合金消除应力退火，加热必须是快速而且均匀，加热曲线要避开等温时效的温度、时间曲线的影响区。 对于固熔态或退火态的母材合金进行焊接时，有利于减少再热裂纹的产生。 焊接工艺上应尽可能选用小焊接线能量，小焊道的多层焊，合理设计接头，以降低焊接结构的拘束度。
镍基合金INCONEL 625的焊接 引言：在石油化工建设工程中，常会遇到镍基合金这种材料，因这种材料具有耐活泼性气体、耐苛性介质、耐还原性酸介质腐蚀的良好性能，又具有强度高、塑性好、可冷热变形和可加 工成型及可焊接的特点，广泛应用于石油化工中。例如：在安徽铜陵六国化工合成氨装置 气化工段中，就有这种材料，它的具体名称为INCONEL 625，用于输送氧气介质。 关键词：镍基合金焊接热裂纹 1 镍基合金INCONEL 625的化学成分及对焊接性能的影响 为了研究INCONEL 625的焊接，我们有必要对这种材料的化学成分进行了解。镍基合金INCONEL 625的化学成分见表1： 在Ni中添加Al、Cr、Fe、Mo、Ti能引起较强的固溶强化，Mo可改善镍基合金的高温强度，Nb 则可以稳定组织，细化晶粒，改善材料性能，Cr在Ni中的固溶范围约为35%～40%，而Mo在Ni中的固溶范围大约为20%。Cr、Mo等合金材料的添加不但增加其耐蚀性，而且对材料的焊接性能没有不利影响。添加Ti、Mn、Nb则可提高材料的抗热裂纹和减少气孔。Si在钢中是脱氧剂和抗氧化剂。而C的含量很小，因Ti和Nb的存在一般不会产生晶间腐蚀。 镍基合金的焊接性对S则较为敏感，S不溶于Ni，在焊接凝固时可形成低熔点的共晶体，易产生热裂纹。P在镍基合金中也会增加裂纹的敏感性。 2 镍基合金INCONEL 625的焊接特点 2.1 焊接热裂纹镍基合金INCONEL 625在焊接时具有较高的热裂纹敏感性。热裂纹分为结晶裂纹、液化裂纹和高温失塑裂纹。结晶裂纹最容易发生在焊道弧坑，形成火口裂纹。结晶裂纹多半沿焊缝中心线纵向开裂。液化裂纹则易出现在紧靠融合线的热影响区中，有的还出现在多层焊的前层焊缝中。高温失塑裂纹既可能出现在热影响区中，也可能发生在焊缝中。各种热裂纹有时是宏观裂纹，或宏观裂纹伴随微观裂纹，也有时仅仅是微观裂纹。热裂纹发生在高温状态，常温下不再扩展。2.2 污染物的影响焊件表面的清洁性是保证镍基合金INCONEL 625焊接质量的一个关键。焊件表面的污染物主要是表面氧化皮和引起脆化的元素。镍基合金INCONEL 625表面氧化皮的熔点比母材高得多，常常可能形成夹渣或细小的不连续的氧化物，S、P、Pb、Sn、Zn、Bi、Sb及As等凡是能和Ni形成低熔点共晶体的元素都是有害元素。这些有害元素大大增加了镍基合金焊接时的热裂纹倾向。这些元素常常存在于预制过程中使用的材料中，例如：油脂、油漆、测温笔和记号笔的墨水常含有这些元素。因此，在焊接前，必须彻底清除，包括坡口外50mm范围内均属于清除范围。 清除方法取决于污染物的种类，对于油脂类物质，可采用蒸汽脱脂，或用丙酮清洗。对于油漆类物质，可采用氯甲烷、碱液、甲醇清洗，也可采用打磨的方法清除。 2.3 焊接热输入的影响采用高热输入会使焊缝接头产生一定程度的退火，并伴随晶粒长大，而使组织发生相变，降低材料的机械性能。此外，高热的输入，还可能使晶相组织产生过度的偏析，碳化物沉淀并析出，从而引起热裂纹，并降低耐蚀性。 在选择焊接方法和焊接工艺时，必须考虑到这一点，因此，在实际操作时采用小电流，窄焊道，多层焊较为合理。 需要指出的是，有些镍基合金焊接加热后对靠近热影响区的焊缝组织会产生不良影响。例如Ni-Mo合金焊接后需通过退火处理来消除这种影响，恢复其耐蚀性。但对于INCONEL 625这种合金来说属于Ni-Cr-Mo合金, 象奥氏体不锈钢一样，镍基合金的显微组织也是奥氏体，固态情况下不发生相变，母材和焊缝金属的晶粒不能通过热处理细化，因此，镍基合金INCONEL 625不需要进行热
镍基合金焊接材料 镍及镍合金焊条
产品名称：镍及镍基合金焊材 产品说明: Ni102镍及镍合金焊条型号GB/T：ENi-0 说明：钛钙型药皮的纯镍焊条，具有较好的力学性能及耐热、耐腐蚀性，交、直流两用，采用直流反接。 用途：用于化工设备、食品工业，医疗器械制造中镍基合金和双金属的焊接，也可用作异种金属的过渡层焊条，具有良好的熔合性和抗裂性。 熔敷金属化学成份/% C≤0.03 Mn 0.6-1.1 Si≤1Ni≥92Fe≤0.5 Ti 0.7-1.2 Nb 1.8-2.3 S≤0.015P≤0.015 Ni112镍及镍合金焊条型号GB/T：ENi-0 相当于AWS：ENi-1 说明：钛钙型药皮的纯镍焊条，具有较好的力学性能及耐热、耐腐蚀性，交、直流两用，采用直流反接。 用途：用于化工设备、食品工业，医疗器械制造中镍基合金和双金属的焊接，也可用作异种金属的过渡层焊条，具有良好的熔合性和抗裂性。 熔敷金属化学成份/% C≈0.04Mn≈1.5Ni≥92Fe≈3Ti≈0.5Nb≈1S≤0.015P≤0.015 Ni202镍及镍合金焊条型号GB/T：ENiCu-7 相当于AWS：ENiCu-7 说明：钛钙型药皮的Ni70Cu30蒙乃尔合金焊条，含适量的锰、铌，具有较好的抗裂性，焊接时电弧燃烧稳定，飞溅小，脱渣容易，焊接成形美观，采用交流或直流反接，采用直流反接。用途：用于镍铜合金与异种钢的焊接，也可用作过渡层堆焊材料。 熔敷金属化学成份/% C≤0.15 Mn≤4Si≤1.5 Ni 62-69 Fe≤2.5Ti≤1Nb≤2.5 S≤0.015 P≤0.02Al≤0.75 Cu余量 Ni207镍及镍合金焊条型号GB/T：ENiCu-7 相当于AWS：ENiCu-7 说明：低氢型蒙乃尔合金焊条，具有良好的抗裂性和焊接工艺性能。 用途：用于焊接蒙乃尔合金焊条或异种钢，也可用作过渡层堆焊材料。 熔敷金属化学成份/% C≤0.15Mn≤4Si≤1.5 Ni 62-69 Fe≤2.5Ti≤1Nb≤2.5S≤0.015 P≤0.02 Cu余量 Ni307镍及镍合金焊条型号GB/T：ENiCrMo-0
镍基合金复合管道焊接 工艺的推广和应用 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-
镍基合金复合管道焊接工艺的推广和应用 摘要： 镍基合金复合钢管具有良好的韧性、强度，以及耐各种形式腐蚀的性能，目前广泛应用于高压高含硫气田施工中。在普光气田安全隐患排查工程中，原料气管线全部更换为镍基合金复合管道，为提高功效保证焊接质量，该工程采用了新的焊接工艺（GTAW+P+MIG），依托本工程进行推广和应用。 关键字：镍基复合管；GTAW+P+MIG；背部充氩保护装置；焊接工艺 1、简介 镍基合金复合材料作为一种新型材料[1]，其同时兼具低合金钢的韧性和强度，及镍基合金全面的耐腐蚀性能，因而在高压高含硫气田施工中得到广泛的应用。普光气田作为高含硫气田，受条件限制，在建设初期并未采用镍基合金材料进行施工。 在2016年，普光净化厂原料气管线安全隐患治理工程中，设计将原料气管线进行材质升级，将原有管道更换成镍基合金复合钢管（Q245R+N08825），规格为φ711×（32+3）mm、φ610×（28+3）mm、φ508×（24+3）mm。 目前，镍基合金复合管道的焊接方法主要有GTAW（打底）+SMAW（填充、盖面）；TIP TIG焊打底、填充、盖面。该工程使用的镍基合金复合管材，因管径和基层厚度较大，采用GTAW（打底）+MIG（填充、盖面）的焊接方法。相比以上两种方法，该方法具有更高的焊接效率和焊接可靠性。经中石化第十建设公司进行焊接工艺评定，焊缝各项性能均满足设计要求。因此，本工程最终确定采用GTAW（打底）+MIG（填充、盖面）的焊接方法进行施工焊接。 2、施工机具准备 （1）焊接设备 氩弧焊：低频脉冲钨极氩弧焊（GTAW+P），设备型号山大奥太WSM-400。该设备能够实现焊接电流在恒流与脉冲之间的自由调节，在选用脉冲电流焊接时，通过调节基
高温合金的焊接性 1 引言 高温合金是航空发动机的关键材料，而镍基及镍铁基高温合金是目前高温合金结构材料的重要组成部分,镍基高温合金由于具有优异的耐热性及耐腐蚀性，被称之为“航空发动机的心脏”，具有组织稳定、工作温度高、合金化能力强等特点，目前已成为航空航天、军工、舰艇燃气机、火箭发动机所必须的重要金属材料，同时在高温化学、原子能工业及地面涡轮等领域得到了广泛的应用。据统计，在国外一些先进的飞机发动机中,高温合金的用量已达发动机重量的55%～60%。用于制造涡轮叶片的材料主要是镍基高温合金，同时镍基高温合金还是目前航空发动机和工业燃汽轮机等热端部件的主要用材，在先进发动机中这种合金的重量占50%以上。从高温合金的发展史来看，高温合金经历了变形高温合金、普通铸造高温合金、定向凝固高温合金、单晶高温合金4个阶段。 低膨胀高温合金具有高强度和低膨胀系数相结合的独特性能, 有良好的冷热疲劳性能, 耐热冲击、抗高压氢脆。自70年代开始研究开发低膨胀高温合金以来, 相继有十几种不同类型的低膨胀高温合金问世, 并被广泛用于航空航天工业中。航空工业上低膨胀高温合金主要用于涡轮发动机机匣、涡轮外环以及封严圈、蜂窝支撑环等零部件的制造, 以缩小叶片与机匣、封套之间的间隙, 降低燃气损失, 提高发动机的推力和效率。美国的CFM—56、V—2500 和F101发动机都大量采用这类合金,有的用量已达到发动机质量的25%。航天工业上采用这类合金制造宇宙飞船和火箭发动机的主燃烧室、涡轮泵和喷嘴等零件。低膨胀高温合金的应用不可避免要涉及到焊接加工。已有的研究表明, 这类合金焊接时存在一定的焊缝结晶裂纹和热影响区微裂纹倾向。这不仅会限制新材料的应用范围, 还有可能引发再热裂纹和疲劳裂纹造成产品的报废, 甚至给飞机的安全飞行埋下严重隐患。因此, 开展低膨胀高温合金的焊接性研究, 研究其焊接裂纹的形成机理、影响因素和控制措施,不仅能够丰富焊接裂纹理论, 而且对于提高航空航天发动机的可靠性和安全性有着重要意义。该领域的研究日益受到人们的重视, 并且取得了一定的进展。 2 低膨胀高温合金的成分特点及焊接性 大致可以把低膨胀高温合金分为四类。第一类是含Nb低膨胀高温合金, 它包括Incoloy 903 和Pyroment CTX—1及国产GH903 。此类合金以Fe-Ni-Co为基, 添加Nb、Ti、Al等元素进行强化。第二类是降Al低膨胀高温合金, 它包括Incoloy 907 和CTX—3及国产GH907。为提高抗应力加速晶界氧化脆性, 此类合金中限制Al含量<0.1%(质量分数),适当提高了Nb含量。第三类是高Si低膨胀高温合金, 它包括Incoloy 909和CTX—909及国产GH909。这类合金是降Al 低膨胀高温合金的改型,其基本成分相同, 仅提高了Si含量。最后一类是抗氧化低膨胀高温合金。已有的关于低膨胀高温合金的研究, 主要集中在Incoloy903上,对于Incoloy907和
镍及镍基合金焊材选用 镍是一种用途广泛的重要有色金属，具有熔点高﹑耐腐蚀性好﹑力学性能优良等特性。镍基合金是含镍量大于50%并含有多良其他元素的合金，镍基比铁基能固熔更多的合金元素，所以镍基合金不但保持了镍的良好特性，有兼有合金化组分的良好特性，既可耐高温，又可耐腐蚀。工程上将其分为两大合金类型，即耐热用镍基合金(有称高温合金)和耐腐蚀用镍基合金。前者主要用于航空﹑航天等高温工作构件；后者则用于化学﹑石油﹑核工业等苛刻腐蚀环境。 ⑴镍基高温合金：它是以镍﹑铬固熔体为基体并天家多种合金元素进行固熔强化而得到的合金。焊接结构常用的镍基高温合金的强化机制分为固熔强化和时效沉淀强化两大类。固熔强化是加入Cr ﹑Co ﹑W﹑Mo﹑Nb﹑Ta 等元素，以提高原子间结合力，产生点阵畸变，阻止位错运动，提高再结晶度等来强化固熔体。这类合金具有优良的抗氧化性，塑性较高，易于焊接，但热强性相对较低。时效强化是在固熔强化的基础上，天家较多的Al﹑Ti﹑Nb﹑Ta 等元素，他们与镍结合成共格稳定﹑成分复杂的金属间化合物，使合金的热强性大大提高。但是，Al﹑Ti ﹑Nb等元素的加入使焊接性变差，故这类元素的加入 总量宜限制在6%以下。固熔强化和时效强化的形变镍基高温合金牌号有30 个左右，如GH3030 ( Ni-20Cr-0.25Ti )﹑GH4033(Ni-20Cr-2.5Ti-0.8Al) 等。焊接时有可能产生凝固﹑液化裂纹或应变时效裂纹，Al ﹑Ti 等时效强化元素越多，裂纹敏感性越大。 ⑵镍基耐蚀合金：为提高镍基耐蚀合金的耐腐蚀性能，也加入Cr﹑W﹑Mo等合金元素；且要求碳量 越低越好；Ti ﹑Nb 等含量较低，主要作用是抑制碳的有害影响，以提高耐腐蚀性能，这均是与高温合金的重要区别。我国的耐腐蚀合金牌号标准见GB/T15007-1994 。镍基耐腐蚀合金也有固熔和沉淀两种强化 方式，但成分类型与镍基高温合金不同，有如下几种类型；Ni 系，近于纯镍，如Ni200 等；Ni-Cu 系，如蒙乃尔 ( monel) 400(66Ni31Cu);Ni-Cr 系和Ni-Cr-Fe 系，如因康镍( Inconel )600(76Ni15Cr8Fe) ﹑因康镍 718(53Ni19Cr3Mo5Nb18Fe);Ni-Fe-Cr 系，如因康洛依( Incoloy ) 800(32Ni46Fe21Cr);Ni-Mo 系和Ni-Cr-Mo 系，如哈斯特洛依( Hastelloy ) C (64Ni16Cr16Mo4W);Ni-Cr-Mo-Cu 系，含Cu 在3%以上。镍基耐蚀合金在焊接时可能产生热裂纹﹑焊缝气孔等问题，有的合金烈性(如Ni-Cr ﹑Ni-Mo﹑Ni-Cr-Mo 系)焊接接头还存在晶间腐蚀和应力腐蚀问题。 镍基合金具有耐活泼性气体﹑耐苛性介质﹑耐还原性酸介质腐蚀的良好性能，又经验有强度高﹑塑性好﹑可冷热变形和加工成型及可焊接的特点，因此，广泛应用于石油化工﹑冶金﹑原子能﹑海洋开发﹑航空﹑航天等工业中，解决一般不锈钢和其他金属﹑非金属材料无法解决的工程腐蚀问题，是一类非常重要的耐腐蚀金属材料。 镍基及铁镍基耐腐蚀合金的化学成分列于表1，哈氏系列耐腐蚀合金化学成分典型值列于表 2。
一. 制定镍及镍合金焊接规范的目的： 氯碱化工制碱成套设备的开发、制造是我公司确定的重要增长极，也是我公司发展壮大的战略部署。镍及镍合金焊接是氯碱化工制碱工艺流程主要耐蚀设备制作的关键工序之一，镍及镍合金焊接质量的好坏直接影响到该设备的使用寿命，因此它也是我公司成功进入制碱设备制造的核心技术之一。为严格把握镍及镍合金的焊接质量特制订本规范。 二. 镍材焊接的特点及注意事项： 因为镍具有单相组织，焊接时存在焊接热裂纹倾向、焊缝气孔、焊接接头的晶间腐蚀倾向等等。 1. 镍在高温中易于生成高度致密的保护膜，在多层焊接的结合面易产生裂纹缺陷，严重影响到材料焊接处的强度及耐蚀性，因此焊接时必须采用氩气保护焊。在焊接面上应采用专门的保护罩防止氩气的扩散，提高氩气保护层的浓度；镍材间焊接时焊缝背后面也应有氩气保护，防止镍金属在高温时的氧化。 2.镍材的焊接最容易出现的缺陷为裂纹。产生裂纹的主要元素为氧(O)、硫(S)、铅(Pb)等，它们易与镍形成低熔点的共晶体分布于晶界上。在焊接时必须选用含氧、硫、铅低，且与母材耐蚀性相同的焊丝，同时注意坡口及中间焊缝表面的氧化层的清除工作。 3.镍材的焊接最容易出现的焊缝缺陷还有气孔。焊丝、焊件表面上的水分、锈蚀、油污则是焊缝中形成氢气孔的主要来源。因此镍的焊接必须注意焊缝表面的清洁以及焊丝、焊件的加热、保温和烘干。 4. 高温含硫气体能使镍材腐蚀和变脆。焊接或热处理前，应彻底清除工件上的油污、油漆及润滑剂等一切含硫或含铅的污染物。加热炉的气氛中应严格控制含硫量。加热用煤气或天然气的含硫量应小于0.57g/m3(重庆气矿对天然气脱硫规定为小于0.29g/m3),燃料油的含硫量应小于0.5%，不得用焦炭或煤加热。。 5. 焊接热循环的影响：在焊接的热作用下，焊缝和基本金属容易过热，造成晶粒粗大，使接头力学性能和耐腐蚀性能下降。 6.焊接热裂纹的产生：镍基合金具有高的焊接热裂敏感性，在弧坑易产生大口裂纹，焊缝可能产生宏观裂纹、微观裂纹或二者同时存在的裂纹。晶间液膜是引发
镍基高温合金的特点、制备及应用 高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料。并具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。高温合金为单一奥氏体组织，在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性。那么，以镍为基体(含量一般大于50%)在650～1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金称之为镍基高温合金（以下简称“镍基合金”）。 镍基高温合金的发展包括两个方面：合金成分的改进和生产工艺的革新。镍基高温合金是30年代后期开始研制的。英国于1941年首先生产出镍基高温合金Nimonic75(Ni-20Cr-0.4Ti)；为了提高蠕变强度又添加铝，研制出Nimonic80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美国于40年代中期，苏联于40年代后期，中国于50年代中期也研制出镍基合金。50年代初，真空熔炼技术的发展，为炼制含高铝和钛的镍基合金创造了条件。初期的镍基高温合金大都是变形合金。50年代后期，由于涡轮叶片工作温度的提高，要求合金有更高的高温强度，但是合金的强度高了，就难以变形，甚至不能变形，于是采用熔模精密铸造工艺，发展出一系列具有良好高温强度的铸造合金。60年代中期发展出性能更好的定向结晶和单晶高温合金以及粉末冶金高温合金。为了满足舰船和工业燃气轮机的需要，60年代以来还发展出一批抗热腐蚀性能较好、组织稳定的高铬镍基合金。在从40年代初到70年代末大约40年的时间内，镍基高温合金的工作温度从700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右。 镍基高温合金是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金。其主要原因，一是镍基合金中可以溶解较多合金元素，且能保持较好的组织稳定性；二是可以形成共格有序的A3B型金属间化合物g[Ni3(Al，Ti)]相作为强化相，使合金得到有效的强化，获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度；三是含铬的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。镍基合金含有十多种元素，其中Cr主要起抗氧化和抗腐蚀作用，其他元素主要起强化作用。根据它们的强化作用方式可分为：固溶强化元素，如钨、钼、钴、铬和钒等；沉淀强化元素，如铝、钛、铌和钽；晶界强化元素，如硼、锆、镁和稀土元素等。镍基合金按强化方式有固溶强化型合金和沉淀强化型合金。
镍基合金焊接材料 · 产品名称：镍及镍基合金焊材 · 产品说明: Ni102镍及镍合金焊条型号GB/T：ENi-0 说明：钛钙型药皮的纯镍焊条，具有较好的力学性能及耐热、耐腐蚀性，交、直流两用，采用直流反接。 用途：用于化工设备、食品工业，医疗器械制造中镍基合金和双金属的焊接，也可用作异种金属的过渡层焊条，具有良好的熔合性和抗裂性。 熔敷金属化学成份/% C≤0.03 Mn 0.6-1.1 Si≤1Ni≥92Fe≤0.5 Ti 0.7-1.2 Nb 1.8-2.3 S≤0.015P≤0.015 Ni112镍及镍合金焊条型号GB/T：ENi-0 相当于AWS：ENi-1 说明：钛钙型药皮的纯镍焊条，具有较好的力学性能及耐热、耐腐蚀性，交、直流两用，采用直流反接。 用途：用于化工设备、食品工业，医疗器械制造中镍基合金和双金属的焊接，也可用作异种金属的过渡层焊条，具有良好的熔合性和抗裂性。 熔敷金属化学成份/% C≈0.04Mn≈1.5Ni≥92Fe≈3Ti≈0.5Nb≈1S≤0.015P≤0.015 Ni202镍及镍合金焊条型号GB/T：ENiCu-7 相当于AWS：ENiCu-7 说明：钛钙型药皮的Ni70Cu30蒙乃尔合金焊条，含适量的锰、铌，具有较好的抗裂性，焊接时电弧燃烧稳定，飞溅小，脱渣容易，焊接成形美观，采用交流或直流反接，采用直流反接。 用途：用于镍铜合金与异种钢的焊接，也可用作过渡层堆焊材料。 熔敷金属化学成份/% C≤0.15Mn≤4Si≤1.5 Ni 62-69 Fe≤2.5Ti≤1Nb≤2.5 S≤0.015 P≤0.02Al≤0.75 Cu余量 Ni207镍及镍合金焊条型号GB/T：ENiCu-7 相当于AWS：ENiCu-7 说明：低氢型蒙乃尔合金焊条，具有良好的抗裂性和焊接工艺性能。 用途：用于焊接蒙乃尔合金焊条或异种钢，也可用作过渡层堆焊材料。 熔敷金属化学成份/% C≤0.15Mn≤4Si≤1.5 Ni 62-69 Fe≤2.5Ti≤1Nb≤2.5S≤0.015 P≤0.02 Cu余量 Ni307镍及镍合金焊条型号GB/T：ENiCrMo-0 说明：低氢型Ni70Cr15耐热耐蚀合金焊条，焊缝中有适量的钼、铌等合金元素，熔敷金属具有良好的抗裂性，采用直流反接。 用途：用于焊接有耐热、耐蚀要求的镍基合金，也可用于一些难焊合金、异种钢的焊接及堆焊。
镍基合金NO6600的焊接工艺 摘要：本文根据镍基合金NO6600材料的特点，针对有害气体对镍基材料焊接时的影响、焊缝金属流动性差、焊接熔深浅等分析该材料的焊接性能，论述镍基合金N06600管道的焊接工艺。 关键词：镍基合金N06600；焊接性能分析；焊接工艺 一．概述 我单位承建的四川维尼纶厂30万吨/年醋酸乙烯项目整合甲醇装置中，氧气管道、天然气管道采用镍基合金N06600材料，管道的主要规格有：φ325×17.5、φ114×6.0、φ89×11.0、φ48×10等。针对镍基合金N06600材料焊接难度大，合格率偏低的现象，进行焊接性能分析、制定出焊接工艺并指导焊接作业。 二．材料特性 镍基合金N06600材料是Inconel系列中的Ni-Cr-Fe固溶强化耐蚀合金，在化学、石油、湿法冶金、航天等许多领域广泛应用。其特点是熔点高、耐热、耐腐蚀、强度高，具有良好的抗氧化性能、力学性能和加工性能；象奥氏体不锈钢一样，镍基合金N06600材料显微组织也是奥氏体，固态没有相变，母材和焊缝金属的晶粒不能通过热处理细化。其化学成分见表1，力学性能见表2。 表1 NO6600材料的化学成分（质量分数）（％） C Mn S Si Ni Cr Cu Fe ≤0.15 ≤1.0 ≤0.015 ≤0.5 ≥72 14～17 ≤0.5 6～10 表2 NO600材料的力学性能 屈服强度/MPa 抗接强度/MPa 延伸率δ 355 695 32 三．焊接性分析 镍基合金N06600材料焊接时，有害气体对焊缝金属性能有很大的的影响，焊件表面的污染物质对焊缝金属性能有很大的的影响，容易产生焊接热裂纹；限制热输入，熔池流动性差和熔深较浅等，给焊接带来不利因素。