超低碳型鎳基哈氏合金(Hastelloy-C-276)國內(nèi)牌號NS3342,是一種含鶴的鎳-鉻-鉬鍛造的合金,其特點是熔點高、耐熱、耐腐蝕、強度高,具有良好的抗氧化性能、力學(xué)性能和加工性能(見表1、表2),在200~1090℃范圍內(nèi)能耐各種腐蝕介質(zhì)的侵蝕,被認為是“萬能的抗腐蝕合金"。因此,近幾十年以來在苛刻的工作環(huán)境中,如化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,解決一般不銹鋼和其他金屬、非金屬材料無法解決的介質(zhì)腐蝕問題。

線能量控制

采用高線能量焊接鎳基耐蝕合金會產(chǎn)生不利影響。在熱影響區(qū)(HAZ)產(chǎn)生一定程度的退火和晶粒長大。高熱輸入會產(chǎn)生過度的偏析、碳化物的沉淀或其他有害的冶金現(xiàn)象,就會引起熱裂紋或降低耐蝕性。避免在1200~1300℃高溫區(qū)和550~900℃中溫區(qū)的敏化溫度區(qū)間停留過長時間可以防止晶間腐蝕。因此,選擇小的焊接線能量和避免在敏化溫度區(qū)間停留時間過長,是保證獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的有效措施。

焊件清潔度要求

焊件表面的清潔度是成功地焊接鎳基合金的一個重要要求。焊件在組對、打磨過程中,表面容易產(chǎn)生氧化物質(zhì),這些物質(zhì)在焊接中容易結(jié)合形成氧化皮,形成夾渣或細小的不連續(xù)氧化物。這類氧化物不連續(xù)特別細小,一般用射線探傷和著色滲透也檢查不出來。此外,有些有害元素,如:S,P.Pb,Sn、Zn Bi、, Sb和As等,經(jīng)常存在于制造過程中所用的記號筆、油漆筆、以及油脂等材料中,焊接過程匯總會和Ni形成低熔點共晶。因此,在焊接前必須*清除這些雜質(zhì)。

清理的方法取決于被清理物質(zhì)的種類,表面污物、油脂可用蒸汽脫脂或用丙酮及其他溶液去除。對不溶于脫脂劑的漆和其他雜物,可用氯甲烷,堿等清洗劑或特殊專用合成劑清洗。

鎳基材料焊接時其他注意事項

鎳基合金材料焊接過程中的層間溫度不宜過高,一般要求在50℃以下;該材料焊接一般不需要預(yù)熱和后熱處理。接頭拘束應(yīng)力也是該材料焊接過程中需要注意的一個方面,采用合理的裝配和焊接順序及方向;拼接焊縫的焊接、同時存在收縮量大和收縮量小的焊縫時應(yīng)先焊收縮量大的焊縫;對工作時受力較大的焊縫應(yīng)先焊交叉焊縫的焊接等可以有效緩解接頭拘束應(yīng)力和接頭變形。

焊接熱裂紋

由于合金C-276焊縫具有樹狀組織,在粗大晶粒的邊界上,集中了一些低熔點共晶物和呈薄膜狀態(tài)分布的低熔點金屬,在品界之間，大大削弱了晶界間的分子力,在拘束應(yīng)力的作用下,產(chǎn)生熱裂紋。

熱裂紋分為結(jié)品裂紋.液化裂紋和高溫失塑裂紋。結(jié)晶裂紋最容易發(fā)生在焊道弧坑,形成火口裂紋。結(jié)品裂紋多半沿焊縫中心縱向開裂,也有些垂直于焊波。液化裂紋多出現(xiàn)在緊靠熔合線的熱影響區(qū)中,有的還出現(xiàn)在緊靠熔合線的熱影響區(qū)中。高溫失塑裂紋既會發(fā)生在熱裂紋中,也會發(fā)生在焊縫中。各種熱裂紋常常伴隨有微觀裂紋,但有時僅有微觀裂紋。熱裂紋發(fā)生在高溫狀態(tài),常溫下不再擴展。

氣孔

從合金相圖及合金元素分配的特點上反映出,固,液兩相之間溫度間距小,流動性偏低,在焊接快速冷卻凝固結(jié)品條件下,氣體來不及逸出,殘留在焊縫中便生成了氣孔。

焊縫內(nèi)凹

焊接時對焊縫表面的要求更為嚴格,焊接時一定要焊成凸形焊道。焊接完成后出現(xiàn)開裂的大部分案例是由于凹形焊道的應(yīng)力集中造成的。因此,在施焊過程中,注意焊縫的成型及飽滿度,通常要求焊縫高度高于母材表面1～2mm。

鎳基合金焊縫金屬不同于普通碳鋼的焊縫金屬那樣容易濕潤展開,即使增大焊接電流也不能改進焊縫金屬的流動性,反而起著有害作用,這是鎳基耐蝕合金的固有特性。因此為獲得良好的焊縫成形,采用小擺動工藝,同時,焊工在擺動到每一側(cè)極限位置時,要稍停頓一下,以便有足夠的時間使熔化的金屬填滿咬邊。2.3焊后耐蝕性能

對于大多數(shù)鎳基耐蝕合金，焊接完成后焊縫對耐蝕性能并沒有多大影響。通常在選用焊接材料時應(yīng)根據(jù)焊接材料的化學(xué)成分,焊材的可焊性能選用與母材相匹配的焊材進行焊接。這樣焊縫金屬的強度和耐腐蝕性能相當或接近于母材的性能,滿足用戶使用要求。

為保證良好的焊接性能和優(yōu)良的焊接接頭,保護氣體采用99.99%(質(zhì)量分數(shù))的純氬氣。

鎢極

焊接時采用中2.5mm的飾鎢極,把鎢極頭磨成錐形。通常使用的圓錐角為30"~60",磨平,直徑約為0.4mm。3.3焊絲根據(jù)哈氏合金(C-276)的焊接特性,打底焊、填充、蓋面均采用TIG焊接。選用的焊絲型號為ERNiCrMo-4(見表3,表4)。

焊接工藝參數(shù)見表5

(1)在焊前認真清理焊縫表面,應(yīng)嚴格控制母材、焊材中的硫、磷等雜質(zhì)的含量,以及焊接工藝參數(shù)、環(huán)境溫度、濕度。焊接時選用較小的線能量,焊絲前端(受熱端)必須一直處于氣體保護之中,嚴禁斷續(xù)送絲,采用短弧焊接,控制好層間溫度,收弧時將弧坑填滿,利用焊機氣體延時進行保護,避免收弧處在高溫條件下被大氣污染氧化。

(2誘發(fā)氣孔產(chǎn)生的因素主要有;坡口表面油脂,氧化物、在下料過程中記號筆的痕跡等異物沒有清理干凈，氣體保護不當、氣體純度不高、流量不夠。避免上述情況的存在,可減少氣孔生成的機率。

(3)保證合適的焊接速度。速度慢,焊縫金屬線能量較大，使焊縫金屬合金元素燒損較多,熱影響區(qū)產(chǎn)生過熱組織,導(dǎo)致晶粒粗大,焊接接頭物理性能下降。速度快,熔池保護不好,熔池金屬未得到充分的冶金反應(yīng),焊縫溫度偏低,焊縫邊緣熔合不好,容易產(chǎn)生裂紋。