镍及镍基合金焊材选用
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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 1.8-2.3S≤0.015P≤0.015Ni112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≤0.015Ni202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≤0.015P≤0.02 Cu余量Ni307镍及镍合金焊条型号GB/T:ENiCrMo-0有良好的抗裂性,采用直流反接。
镍及镍合金焊接性能研究摘要:目前国内对于镍及镍合金的焊接性能还没有系统的研究,各施工单位在施工过程中也方法不一,文章将系统阐述镍及镍合金的焊接特点,工艺方法,焊接难点以及焊材的选择及应用。
关键词:镍;镍合金;焊接性能1、镍及镍合金的焊接特点1.1一般要求镍合金的焊接工艺与不锈钢相似,其热膨胀系数与碳钢接近,故焊接时的变形有相同趋势。
所有焊缝应有微凸的外形,要避免平焊缝和凹形焊缝,因为凹形焊缝会导致焊缝中心部位开裂。
焊接镍合金通常不需要预热,但如果母材温度低于2℃,则应将金属加热到比环境温度高10℃,以免水汽凝结造成气孔。
焊接接头的性能通常与母材相同,大多数固溶镍合金可在液态下工作。
沉淀硬化合金焊后应热处理以获得最佳性能。
在大气环境下工作的镍合金构件最好进行消除应力处理,否则会引起应力腐蚀开裂。
在大多数腐蚀介质中焊缝金属的抗腐蚀能力类似与母材,在某些强烈腐蚀的环境中可能需要高匹配或非匹配的焊缝金属。
1.2表面准备清洁是成功焊接镍及镍合金的最重要因素。
在高温下,由于硫、磷、铅和某些其他低熔点杂质的作用,镍和镍合金会有很大的脆化敏感性,而这种杂质元素往往存在于常规生产过程中的材料中,如油、脂、漆、涂料、记号笔印、润滑剂等,所以在任何焊接操作前,必须将金属彻底弄干净。
对于常温接头拉说,接头没边约50mm的清洁区就足够了,在高温下形成的氧化物必须清除,而在常温下形成的氧化膜则关系不大,因为氧化镍的熔点在2090℃,大大高于镍的熔点(约1440℃)。
这样,在焊接时,母材熔化,而氧化物则处于固体状态,会形成未融合缺陷。
1.3坡口厚度在2.4mm以下可不开坡口,大于此厚度要开坡口否则如有未焊透,会导致缝隙产生,加快腐蚀,而且亦会提高局部应力集中,形成裂纹。
如果不能进行双面焊,则用GTAW焊接根部焊道是最佳选择如管子对接。
1.4异种材料焊接异种材料焊接通常需要考虑复杂的冶金因素,焊缝熔敷金属的成分不但收焊条或填充金属的控制,而且亦受两侧母材稀释量的控制,稀释量随焊接方法、操作技术和接头设计的改变而变化,所有这些都影响到连接方法和焊接材料的选择。
(国内标准)GBT镍及镍合金焊条GB/T13814-92镍及镍合金焊条1、主题内容和适用范围本标准规定了镍及镍合金钢焊条型号分类、技术要求及试验方法等内容。
本标准适用于镍及镍合金钢焊条。
2、引用标准GB700碳素结构钢GB790高温合金化学分析方法GB2652焊缝及熔敷金属拉伸试验方法GB2653焊接接头弯曲及压扁试验方法GB3323钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级GB5123镍的光谱分析方法GB8647.1-8647.10镍化学分析方法3、型号3.1型号编制方法3.2型号表示方法如下所示:E□×-××┬┬┬┬│││└焊条药皮类型代号(见表1)││└────同壹合金系统焊条细分类序号(见表1)│└─────熔敷金属中主要元素符号(见表1)└───────焊条代号型号示例:ENiCrFe-1-15┬┬┬┬│││└焊要药皮为低氢钠型,采用直流焊接││└──细分类序号为1│└─────熔敷金属中主要元素为镍、铬及铁└────────焊条代号3.2型号划分焊条型号根据熔敷金属化学成分,药皮类型及电流种类划分(见表1)。
4技术要求4.1焊条尺寸4.1.1焊条尺寸应符合表2规定。
表44.2焊要夹持端焊条夹持端长度应符合表3规定4.3.1焊条药皮应均匀,紧密地包覆于焊芯周围,整个焊条药皮上不应有影响焊拦质量的裂纹、气泡、杂质及剥落等缺陷。
4.3.2焊条引弧端药皮应倒角,焊芯端面应露出,以保证易于引弧。
长度方向露芯长度不应大于焊芯直径的三分之壹或2.4mm俩者的较小值。
各种直径的焊条沿圆周方向的露芯均不得大于圆周的壹半。
4.3.3焊条偏心度应符合如下规定:a.直径为2.0mm和2.5mm焊条,偏心度不应大于7%;b.直径为3.2mm和4.0mm焊条,偏心度不应大于5%;c.直径为5.0mm焊条,偏心度不应大于4%。
偏心度计算方法如下(见图1)T1-T2焊条偏心度=──────×100%(T1+T2)/2式中:T1-焊条断面药皮层最大厚度+焊芯直径,mm;T2-焊条同壹断面药皮层最小厚度+焊芯直径,mm;4.4熔敷金属化学成分熔敷金属化学成分应符合表4规定。
镍基合金焊条焊接要点镍基合金焊条焊接要点镍基合金焊条是一种常用的焊接材料,常用于航空航天、化工、能源等领域。
它具有抗腐蚀、高温强度、抗氧化等优点,因此被广泛应用于高温、腐蚀性环境下的焊接工艺中。
在进行镍基合金焊接时,掌握一些重要的焊接要点是非常关键的。
本文将从深度和广度两个角度来探讨镍基合金焊条焊接要点,帮助读者更好地理解这一主题。
一、焊接材料的选择在进行镍基合金焊接之前,首先需要选择适合的焊接材料。
通常,选择合适的焊材应考虑以下几个方面:1. 镍基合金的成分和性能:不同的镍基合金具有不同的成分和性能,需要根据具体焊接需求选择合适的镍基合金焊条。
2. 适应焊接环境:需要根据焊接环境的要求选择适合的焊材,如高温、抗腐蚀等。
3. 焊接材料的可用性和成本:合适的焊材应具备易得性和经济性。
二、焊接工艺参数的确定焊接工艺参数的选择对焊接质量和效率有着重要的影响。
以下是一些重要的焊接工艺参数需要考虑的要点:1. 电流和电压:合理选择电流和电压,可以保证焊接电弧的稳定性和熔深的控制。
2. 保护气体:镍基合金焊接常使用惰性气体保护,如氩气,它可以保护焊缝免受氧化和污染。
3. 焊接速度:焊接速度的选择应根据焊接件的材料和几何形状来确定。
4. 焊接顺序:根据焊接件的形状和结构特点,合理确定焊接的顺序,以确保焊接质量。
5. 熔深与熔宽的控制:控制焊接熔深和熔宽对焊接质量的稳定性和可靠性至关重要。
三、焊接过程中的注意事项在进行镍基合金焊接时,还需要注意以下方面:1. 清洁表面:在焊接前,应确保焊件的表面干净无污染,以保证焊缝的质量。
2. 焊接位置:根据焊接件的几何形状和支持结构选择合适的焊接位置。
3. 焊接工具的选择:针对不同的焊接要求,选择合适的焊接工具,如焊枪、夹具等。
4. 合理的预热和后热处理:对于某些镍基合金,可能需要进行预热和后热处理以提高焊接质量和冷脆性。
总结与回顾:镍基合金焊条焊接是一项常用的焊接工艺,它在高温、腐蚀性环境下具有出色的性能。
(一)镍及镍合金的焊接1、一般规定<1>本章适用于镍及镍合金现场设备和管道的焊接施工。
<2>本章适用于焊条电弧焊、钨极惰性气体保护电弧焊、熔化极惰性气体保护电弧焊和埋弧焊方法。
2、焊前准备<1>镍及镍合金焊接材料的选用应符合下列规定:<1.1>焊缝金属的力学性能不应低于相应母材退火状态或固溶状态的标准规定的下限值,焊接工艺性能应良好,焊缝的使用性能应符合国家现行有关标准和设计文件的规定。
<1.2>同种镍材的焊接,应选用和母材合金系列相同的焊接材料;<1.3>异种镍材及镍材与奥氏体钢之间的焊接,应按耐蚀性能较好的母材以及线膨胀系数与母材相近的原则选择焊接材料。
<1.4>惰性气体保护电弧焊时,保护气体应选用氩气、氦气或氩和氦的混合气。
<2>坡口加工应符合下列规定:焊件切割及坡口加工宜采用机械方法,当采用等离子切割时,应清理其加工表面。
<3>坡口加工应符合下列规定:焊件切割及坡口加工宜采用机械方法,当采用等离子切割时,应清理其加工表面。
<4>焊件组对和施焊前,应对坡口两侧各20mm范围内进行清理。
油污可用蒸汽脱脂,对不溶于脱脂剂的油漆和其他杂物,可用氯甲烷、碱等清洗剂清洗,标记墨水可用甲醇清除,被压入焊件表面的杂物可用磨削、喷丸或10%盐酸溶液清洗。
并用水冲净,干燥后方能焊接。
<5>管道对接焊件组对时,内壁错边量不应大于0.5mm。
<6>定位焊缝应符合下列规定:<6.1>定位焊应采用经评定合格的焊接工艺,并应由合格焊工施焊。
<6.2>采用钨极惰性气体保护电弧焊进行定位焊时,焊缝背面应进行充氩气或其他气体保护;<6.3>管道对接定位焊缝的长度宜为10mm~15mm,厚度应不超过壁厚的2/3。
<6.4>定位焊缝应焊透及熔合良好,并应无气孔、夹渣等缺陷;<6.5>定位焊缝应平滑过渡到母材,并应将焊缝两端磨削成斜坡。
镍及镍合金的焊接工艺一、焊接方法的选择根据镍及镍合金可焊性特点,焊接工艺方法的选择是否能焊好镍及镍合金材料的关键。
·生产实践证明,焊接这种材料的方法可有多种,可根据不同的生产条件和结构性能的要求,可以选择不同的焊接方法。
诸如:焊条电弧焊、埋弧自动焊、TIG、MIG、扩散焊、电阻点焊、缝焊及对焊等;还可以采用等离子弧焊、电子束焊以及钎焊等方法。
但在生产中应用比较多的是钨极氩弧焊(TIG)和焊条电弧焊。
二、焊前准备首先焊前必须清除工件表面上的油脂、漆和油垢,还有氧化膜等污物。
表面上氧化膜及污点,在加热气氛中表面上也会形成还原性氧化物。
镍基合金熔化焊与焊接钢相比有低熔透性的特点,熔池小,熔附金属流动性差。
从焊接性能来看,不宜采用大的线能量来增加熔透性,以防止焊接材料过热,使脱氧元素过多的烧损以及焊接熔池过分搅动所导致的焊缝成型不良。
为保证熔透,应选用大坡口角度和小钝边的接头形式。
三、预热和焊后热处理轧制的镍基合金一般不需预热,但当母材温度低于15℃以下时,应对接头两侧250-300mm宽的区域加热15-20℃,以免湿气冷凝导致焊缝气孔。
层间温度应严格控制,生产实践中大都控制在100℃以下,以减少过热。
虽然有时为保证使用中不发生晶间腐蚀或应力腐蚀而采取稳定化处理,但一般不推荐焊后热处理。
四、钨极氩弧焊焊接工艺钨极氩弧焊是镍基合金生产口应用最广泛的焊接方法,一般采用直流正极性,高频引弧以及电流衰减,延时断气的焊接技术。
(1)氩气作为保护气体,要求必须干燥而且纯度要高,同时背面应通以氩气保护。
(2)钨极通常采用铈钨极,磨成尖部直径0.4mm,夹角30-60度的尖状,可保证电弧稳定和足够的熔深。
应注意避免钨极与熔池相接触,尖端污染必须磨掉。
(3)焊丝选择是决定焊接接头质量和性能的关键。
TIG用的焊丝大多与母材成分相当。
(4)工艺特点·施焊时应采取短弧、快速焊。
·操作时可作微小摆动,但应掌握好焊炬和焊丝的角度。
常用镍及镍合金焊接材料的选用镍是一种化学元素,具有很高的腐蚀抗性和热稳定性,因此广泛应用于航空航天、石油化工、化学工业等领域。
在这些领域中,镍及镍合金的焊接是常见的工艺。
在选择焊接材料时,需要考虑熔点、机械性能、化学成分等因素。
下面将介绍几种常用的镍及镍合金焊接材料及其选用原则。
1.纯镍(Ni201)焊丝:纯镍焊丝具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性,适用于焊接镍、镍合金和其他耐腐蚀金属。
纯镍焊丝的熔点较低,易于焊接,但焊缝强度较低,不适用于高强度要求的焊接。
2.镍铬合金焊丝(ERNiCr):镍铬合金焊丝是常用的镍合金焊接材料,其主要成分为镍和铬,具有良好的耐腐蚀性和耐高温性能。
镍铬合金焊丝适用于焊接镍基合金、不锈钢、高温合金等,可用于制造耐腐蚀设备和高温结构。
3.镍钛合金焊丝(ERNiTi):镍钛合金焊丝主要由镍和钛组成,具有优异的耐腐蚀性和抗氧化性能。
镍钛合金焊丝适用于焊接含钛的镍合金,可用于制造耐高温和耐腐蚀的设备。
4. 镍基高温合金焊丝(ERNiCrMo):镍基高温合金焊丝适用于焊接镍基高温合金,如Inconel 625、Hastelloy等。
这些合金具有良好的耐高温和抗腐蚀性能,广泛应用于高温环境下的航空发动机、石油化工和核工业等领域。
选择焊接材料时,需根据具体应用条件进行考虑。
一般来说,应考虑以下几个方面:1.材料的化学成分:根据焊接材料与被焊材料的化学成分,确定焊接材料的选择范围。
要求焊接材料具有良好的相容性和匹配性。
2.强度要求:根据焊缝的要求强度,选择适当的焊接材料。
对于高强度要求的焊接,可以选择强度较高的镍铬合金焊丝或镍基高温合金焊丝。
3.抗腐蚀性能:根据焊接部件所处的环境条件,选择具有良好耐腐蚀性的焊接材料。
镍钛合金焊丝具有良好的耐腐蚀性能,适用于一些腐蚀性较强的环境。
4.焊接工艺:根据具体的焊接工艺要求,选择适合的焊接材料。
不同材料需要不同的焊接方法和设备,因此要选择相应的焊接材料。
镍及镍合金的焊接工艺一、常用镍及镍基合金及其分类镍及镍基合金具有特殊的物理、力学及耐腐蚀性能,镍基耐蚀合金在200~1090℃范围内能耐各种腐蚀介质的侵蚀,同时具有良好的高温和低温力学性能,尤其在一些苛刻腐蚀条件下是一般不锈钢所无法取代的优良材料。
在镍中添加铬、铜、铁、钼、铝、钛、铌、钨等元素后,通过固溶强化,不但可以改善纯镍的力学性能,而且可适应于各种腐蚀介质下侵蚀,并使之具有优良的耐腐蚀性。
镍基耐蚀合金根据其合金元素的含量和所占比例进行分类和命名,如Ni-Cu合金称为蒙乃尔合金;Ni-Cr-Fe合金中镍含量占优势,称因康镍合金,若铁含量高则称因康洛依合金;对于钼含量较高的Ni-Cr-Mo合金则多数称哈斯特洛依合金,也称海氏合金或哈氏合金。
二、镍及镍合金的焊接特点1、焊接热裂纹由于镍基合金为单相奥氏体组织,所以与不锈钢相比,具有高的焊接热裂纹敏感性,特别是焊缝易产生多边化晶间裂纹。
这种裂纹为微裂纹,焊后对焊缝进行着色检查时,短时间一般发现不了,但经过一段时间后,才会显露出来。
2、限制热输入采用高热输入焊接镍基耐蚀合金可能产生不利的影响。
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有害的冶金现象,易引起热裂纹或降低耐蚀性。
如果热输入过小,会加速焊缝的凝固结晶速度,更易形成多边晶界,在一定应力下有助于多边化裂纹的产生。
3、耐蚀性能对于大多数镍基耐蚀合金,焊后对耐蚀性能并没有多大影响。
通常选择填充材料的化学成分与母材接近。
但有些镍基合金焊接加热后对靠近焊缝的热影响区产生有害影响,如Ni-Mo合金通过焊后退火处理来恢复热影响区的耐蚀性,而对于大多数镍基合金不需要通过焊后热处理来恢复耐蚀性。
4、工艺特性(1)镍及镍基合金液态焊缝金属流动性差,不像钢焊缝金属那样容易润湿展开。
由于需要控制接头的焊缝金属,镍基耐蚀合金接头形式与钢不同,接头的坡口角度更大,以便使用摆动工艺。
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。
哈氏C 系列耐蚀合金的突出特点是耐均匀腐蚀﹑局部腐蚀﹑应力腐蚀﹑晶界腐蚀和容易加工及焊接,因此,在华工领域得到广泛应用,同时也俞来俞多地应用在能源﹑环保﹑石油与天然气﹑制药﹑烟气脱硫等领域。
Hastelloy C 是在Hastelloy B合金的基础上添加Cr﹑W元素形成的,是Ni-Cr 合金Ni-Mo 合金的兼容和优化,在氧化性和还原性介质都具有很好的耐腐蚀性能以及耐局部腐蚀﹑耐氯化物应力腐蚀破裂和还水的孔蚀。
但在苛刻的氧化介质中,这种合金的含Cr 量不足以使其保持初化状态而显示出高的均匀腐蚀速率;最大的问题是焊后必须经过固熔处理以消除热影响区的偏析。
而Hasteloy C-276 及C-4 与C 的主要成分相似,但降低了碳和硅的含量,使热影响区不存在连续的晶粒偏析,因此,不会产生严重的晶界析出碳化物或伴随产生金属间化和物相(Cr2MO6型),使耐晶界腐蚀性能下降。
尽管如此,目前C-276 在许多腐蚀环境中仍得到广泛应用。
C-4 合金对成分作进一步调整,除降低C﹑Si 含量外,还除去W﹑减少Fe,添加Ti ,这样,就明显改进了热稳定性,消除合金中金属间化和物的析出和晶界偏析。
在强还原性介质(如盐酸)及高氧化性介质中,C-4 的耐蚀性也比C-276 更好一些。
在高氧化性环境下,仅含16%Cr的C-276 和C-4 均不能提供有效耐腐蚀性能,这种缺点被其他合金的发展所克服,如C-22等。
C-22的Cr﹑Mo﹑W含量经过仔细的调整,使其既耐氧化性酸腐蚀又能满足高温稳定性的需求,但它在强还原性环境中和严重缝隙腐蚀条件下的表现不如C-276 和Alloy ,,因为后者含有16%M。
o C-22 合金常用于烟气脱硫系统腐蚀环境及复杂的制药反应器中。
Haynes 625 是20 世纪60 年代初期商业化的合金,合金中的Mo含量降到9%,加入Nb提高了合金耐晶界腐蚀的热稳定性,使材料在焊后可直接使用。
Cr 含量从C 类合金的15.5%增加到22%,提高了合金在许多强氧化性介质中(如沸腾的硝酸)的耐腐蚀性。
但在还原性介质中不如C 类合金通用,因其含Mo量较低。
Haynes 625是以Mo﹑Nb为主要强化元素的固熔强化合金,从低温到1095℃温度范围内具有良好的强度和韧性,在空气中,高达980℃时还有良好的抗氧化剥蚀能力,因而常用在高温和航空场合。
20 世纪80 年代后期,德国Krupp 公司研究开发了合金59(Nicrofer 5923hMo-alloy59 ),它克服了C-22 和C-276 的缺点,含C﹑Si 量极低,不易于在热成型或焊接过程中产生晶界沉淀,热稳定性非常好,且具有友谊的耐蚀性能,对硝酸﹑磷酸﹑硫酸和盐酸耐蚀性都很好,对氯离子引起的应力腐蚀开裂不敏感。
是最“纯真”的Ni-Cr-Mo 合金。
Inconel 686 是美国SMC公司1993 年的专利产品,是Ni-Cr-Mo-W 合金。
686 合金适合在两性酸或两性混合酸,尤其是两性混合酸中含有高浓度氯离子的腐蚀环境中应用。
在海水中经验有较强的抵抗均匀腐蚀﹑电化学腐蚀﹑局部侵蚀和氢脆的能力,是理想的海洋环境应用材料。
也可应用在化工过程﹑污染控制(烟气脱硫)﹑造纸﹑制药﹑和垃圾处理等腐蚀环境中。
Hastelloy C-2000 是Haynes 公司1995 年的专利产品,是在Alloy59 配方的基础上添加1.6%Cu 而成。
Ni-Cr-Mo 合金以高Cr抗氧化性介质,以高Mo和W抗还原性介质。
而加入1.6%Cu后,使合金耐还原性介质腐蚀的能力得到极大提高,当然,Cu的添加导致耐局部腐蚀能力大幅度下降,而且热稳定性也逊色于合金59。
总之,Inconel 686 ﹑Alloy59 及Hastelloy C-2000 合金被称为当今世界三大顶尖合金,代表着世界冶金工业的最高成就。
各种合金的点蚀当量指数PREN[ PREN=Cr+1.5×(Mo+W+Nb)-0.5Cu] 及点蚀临界温度CPT( critical pittingtemperature )和缝隙腐蚀临界温度CCT(critical crevice temperature) 示于表3。
典型镍合金的一般特性示于表4。
⑶焊接材料的选用与碳钢﹑不锈钢相比较,镍基合金的物理性质有如下特点:熔点低;线胀系数介于奥氏体不锈钢与碳钢之间(哈氏合金除外),故很适于作这两类异种材质的焊接材料;除纯镍系外,其他镍基合金的热导率比碳钢低得多,其电阻却比碳钢高得多,这一点直接影响到镍基合金的焊接性及焊接规范的选择。
在焊接热循环的作用下,镍几合金的热影响区发生组织变化,如晶界析出碳化物﹑晶粒长大﹑脆性相析出等,这些都对耐蚀性有严重影响。
Ni-Cr ﹑Ni-Mo 和Ni-Cr-Mo 系合金都存在敏化区。
在Ni-Cr 系合金中,碳的固熔度是很低的,只要碳含量超过其固熔度,在热影响区的敏化温度内就有碳化物析出的可能,导致晶界出现贫铬,相应发生晶间腐蚀。
碳含量越低,铬含量越高,晶间腐蚀敏感性越小。
自熔焊或与母材同质的填充焊缝金属耐腐蚀性能不如母材。
虽然与母材有相同的化学成分,但作为一种铸造的金属组织,焊缝熔敷金属的耐腐蚀能力往往低于母材,这是由于焊缝熔敷金属在凝固时合金元素的偏析造成的。
焊缝是一种小的铸造结果,因没有经过加工变形,存在粗大的有害的树枝晶,在树枝晶有元素的微观偏析,这种偏析在熔焊中是不可避免的。
合金元素的熔点不同,熔点高的Mo﹑W先于熔点低的Ni﹑Cr 凝固。
在焊接条件下熔池快速凝固﹑焊缝快速冷却,焊缝熔敷金属中出现合金元素呈梯度分布,即成分不均匀,因而,耐腐蚀能力也就不均匀,合金元素低的部分将先腐蚀。
在多数情况下,对焊接结果进行焊后热处理或冷加工后退火,以恢复组织性能是不现实的。
消除偏析影响的最佳方式是采用高合金化的焊接材料,如用Inconel 622 或Inconel 625 焊接含Mo的奥氏体不锈钢( 316﹑317)或高级奥氏体不锈钢Inconel 25-6Mo 或合金化程度较低的镍基合金Incoloy 825 ﹑Incoloy 20 或Inconel G-3 等。
用合金化程度最高的INCO-WELD 686GPT 焊接Inconel 622 ﹑C-276,Hastelloy C-22 ﹑C-2000 ﹑VDM59等。
哈氏合金用焊材的选择列于表5。
有:物理性能,线胀系数和热导率(或磁性的匹配);力学性能,抗拉强度﹑冲击韧性﹑疲劳强度或蠕变强度等;防腐性能,对电化学腐蚀及孔隙腐蚀的抵抗力;冶金学中的兼容和协调性(匹配性能)﹑可熔性及抗热裂纹的能力等。
一般说来,焊条的主要成分和母材的主要成分应尽量接近,以保证各项性能与母材相当。
但考虑到焊条的特殊要求,还应加入一些母材中没有或含量较低的元素,如Nb﹑Ti ﹑Mo﹑Mn等。
同类焊条达不到要求或没有类似成分的焊条时,一般选用高一档次的旱田。
其中焊接铁镍合金时(如Incoloy 800H),可选用镍基合金焊条(如EniCrMo-3 )。
这样,焊条的成本岁高些,但能保证焊缝的使用性能不低于母材。
镍和镍合金的焊接工艺及焊接坡口尺寸可参照镍铬奥氏体钢的焊接工艺标准,但焊接时应注意以下问题:1. 镍及镍合金的导热性差,焊接时容易过热引起晶粒长大,焊接时不需要预热,应选用较小的电流,焊条不宜摆动过大,收弧时应注意添满弧坑,保持较低的道间温度,一般控制在150℃以下。
2. 镍非常容易被硫﹑铅脆化,形成热裂纹,所以,必须严格控制焊条的硫﹑铅等杂质含量,焊前应进行认真清理,去除母材表面的氧化物及油污﹑油漆灰尘等脏物。