在“科普焊接—如何焊接镍合金”提到了焊前清理的重要性,特别是清除含硫的化合物。为了成功的焊接镍及其合,怎么强调这一点都不过分。
然而,除了硫之外,还有其他几种物质会导致镍合金在高温下脆化。其中包括铅、磷、硼和铋。
这些物质可能存在于油、油脂、切削液、油漆、记号笔、热敏粉笔等材料中。在制造过程中无法完全避免使用这些物质,因此,如果部件要进行焊接、热处理或要进入高温环境,则必须将焊接区域或部件清理干净。
燃气通常也含有硫,可以使用辐射式气体加热器或电气元件进行局部加热,热处理炉中也可以使用上述热源。
镍合金可以使用所有常规的电弧焊和能量束焊接方法进行焊接,最常使用工艺是TIG或MIG焊,使用纯氩、氩/氢或氩/氦混合气体作为保护气体,焊条电弧焊时使用碱性焊条最佳。
如果使用氩/氦混合气体,只有当氦含量超过40%时,才会对增加熔深和改善熔合方面有好处。埋弧焊时,仅限于使用碱性焊剂焊接。大多数镍合金都有匹配的焊接材料。
焊条电弧焊时,特别是埋弧焊时,会产生很难去除的熔渣,通常需要在多道焊之间进行打磨以完全清除熔渣。在用气体保护焊接工艺焊接时,也经常需要打磨每道焊道的表面,以去除氧化物杂质,可以用钢丝刷简单地清除这些氧化物。
未能清除熔渣或氧化物杂质,不仅会导致焊缝中的夹杂物,而且会降低焊缝的耐腐蚀性。因此,总焊接时间可能比不锈钢或碳钢耗费更多的时间,焊工在从焊接钢转换为焊接镍合金时,需要充分了解这些差异。
关于焊接坡口准备的建议见“科普焊接—如何焊接镍合金”。尽管焊接坡口准备与钢相似,可以考虑使用双V型或U型坡口。虽然双V型或U型坡口需要额外的加工成本,但焊材成本(镍是一种昂贵的金属)和焊接时间的节省会抵消上述成本。
大多数的镍合金最好在退火或固溶处理状态下焊接,尤其是在合金之前经过冷加工的情况下。如“科普焊接—如何焊接镍合金”所述,镍合金焊接时不需要预热,除非是为了去除材料表面的冷凝水,或者如果环境温度低于约5°C,可以进行40-50°C的适度预热。
层间温度不应超过°C,尽管一些合金供应商建议某些合金(如合金C)的层间温度低至°C。
请记住,如果使用测温粉笔测量温度,则可能存在热裂纹问题!对于大多数合金,热输入应控制在中等水平(如最大2kJ/mm),以限制晶粒长大和HAZ尺寸,但对于某些合金,如、C22和C,建议最大热输入为1kJ/mm。
相反,如果为了保持较低的热输入而使用过快的焊接速度,则会导致焊道变窄,裂纹敏感增强。在焊接工艺准备中,应进行充分的试验,以确定合理的的焊接参数范围。
如果该合金应用与于烧碱或与氟硅酸盐环境,或为了保证尺寸,为了保持耐腐蚀性,固溶体合金(如合金或)无需焊后热处理,但可进行焊后热处理,以降低应力腐蚀开裂的风险。
对于合金,典型的消除应力处理规范为加热到°C,保温1.5小时;对于铬含量较高的合金,如合金或,应为°C,保温4小时。
镍钼合金通常会前缀B1,B2等,用于还原性环境,如盛装氯化氢气体和硫酸、乙酸和磷酸容器。B2合金是最常见的合金,匹配相似成分的焊材。与B1合金不同,B2合金在焊接热影响区不形成晶界碳化物析出物,因此可用于大多数焊接状态下的应用。
合金是一种70Ni-30Cu合金,在氢氟酸、强碱溶液和海水中具有良好的耐蚀性。
可使用相似成分的焊材,合金,但在盐溶液中会变成阳极,导致电偶腐蚀,建议在此环境中使用其中镍铬合金焊材,如合金或。
时效硬化合金K-没有相似成分的焊材,通常使用合金焊材进行焊接,但在设计阶段应考虑强度降低的问题。
沉淀硬化合金最好在固溶处理状态下焊接;在时效硬化条件下焊接这些合金可能会导致热影响区开裂。
合金的时效过程非常缓慢,因此可以在固溶处理条件下焊接部件,然后在℃左右时效,这样不会降低机械性能。
焊接件的固溶处理和时效处理可以提供最高的抗拉强度。
时效硬化合金裂纹的敏感性的问题在零件焊接修复时会遇到,特别是在这些零件已处于高温使用状态且晶界出现额外沉淀的情况下。
除了完全固溶热处理外,几乎无法克服这一问题,但对于已制造完成的部件,这通常是不可能的。如果要尝试修复,建议使用小焊道和低热量输入焊接。
如果设计允许,可使用低强度焊材,如合金或,以降低风险。在补焊准备表面涂上隔离层,有时结合喷丸操作,已经成功。
许多镍合金焊材会被用于焊接异种金属接头,效果非常好;铁素体钢、不锈钢和双相钢之间焊接时稀释比,比使用型不锈钢焊材更重要。
镍的热膨胀系数介于铁素体钢和奥氏体钢之间,因此在高温设备进行热循环时,其热疲劳程度较低。合金是目前比较流行的一种强度与母材相当甚至超过母材的焊材。