一種鎳基合金管氬弧焊接工藝方法技術

本發明專利技術公開了一種鎳基合金管氬弧焊接工藝方法，包括的步驟為：焊材選取；下料、坡口加工，下料采用冷切割、機械加工坡口；坡口及周圍表面清理，對坡口周圍50㎜-100㎜范圍內清理；坡口PT檢測；接頭組對，組對間隙控制在1-2㎜范圍內，無錯邊；打底焊接，分段對稱打底焊接；填充及蓋面焊接，采用多層多道的焊接方式，控制焊接的層間溫度不超過100℃，設置了具體的焊接工藝參數；焊后檢驗。本發明專利技術能有效的解決離心鑄造ZG45Ni35Cr25NbM鎳基合金管焊接中出現的熱裂紋、焊縫金屬過熱、未熔合及焊縫根部未熔合等問題，獲得對該類材質滿意的焊接質量，保證其使用性能。

【技術實現步驟摘要】
一種鎳基合金管氬弧焊接工藝方法
本專利技術涉及焊接工藝
，特別是一種鎳基合金管氬弧焊接工藝方法。
技術介紹
鎳基合金是在以Ni或Ni-Fe為基體，添加Cu、Cr、Mo、Nb、W、Ti、Al等其他元素形成的合金。該材料具有良好的高溫抗氧化、抗腐蝕性和良好的高溫力學性能?；阪嚮辖饍炘降男阅?，使其在石油化工、核工業、航天航空等領域得到了廣泛的應用。石油化工裝置中離心鑄造ZG45Ni35Cr25NbM鎳基合金管在焊接施工中極易出現熱裂紋、焊縫金屬過熱和未熔合等焊接缺陷，尤其是熱裂紋的返修就更難處理，往往只有通過割口重焊來避免二次出現熱裂紋。因此需要采用必要的焊接工藝措施來防止熱裂紋、焊縫金屬過熱、未融合和根部未焊透的現象產生，從而獲得對該類材質滿意的焊接質量，保證鎳基合金管的高溫抗氧化、抗腐蝕性和良好的高溫力學性能。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種鎳基合金管氬弧焊接工藝方法，適用于離心鑄造ZG45Ni35Cr25NbM鎳基合金管氬弧焊接，解決焊接中出現的熱裂紋、焊縫金屬過熱、未融合和根部未焊透的缺陷，使焊接接頭具有高溫抗氧化、抗腐蝕性和良好的高溫力學性能。本專利技術的目的通過以下技術方案來實現：一種鎳基合金管氬弧焊接工藝方法，鎳基合金管具體為離心鑄造ZG45Ni35Cr25NbM鎳基合金管，其特征在于包括如下步驟：（1）焊材選取：選用鎳含量較高的焊絲，其中元素的成份重量百分比具體為：C≤0.10%、Mn2.5%～3.5%、S≤0.015%、Si≤0.50%、Cu≤0.50%、Cr18.0%～22.0%、Ni≥67.0%、Al+Ti≤0.75%、Fe余量；焊絲直徑為1.2mm、2.0mm；保護氣選用純度≥99.99%的高純氬；（2）下料、坡口加工：鎳基合金管采用冷切割，坡口采用管道坡口機進行加工，坡口角度α為60～70°無鈍邊；用不銹鋼鋼絲刷對坡口及坡口周圍表面進行清理；這樣可以防止坡口表面過熱、坡口表面滲碳，阻止焊接熱裂紋的產生；（3）坡口PT檢測：坡口及四周清洗干凈后，采用滲透檢測，表面無裂紋為合格；（4）組對：接頭組對避免錯邊，避免任何敲擊或強力組對，組對間隙B為1～2mm；這樣可以保證焊接接頭無外部附加應力，打底焊道熔透、成形均勻，以有利于耐蝕性要求；（5）打底焊接：提前向被焊鎳基合金管內充氬，要確保管內空氣完全排除，焊接工藝參數：焊接電流80～100A，電壓10～15V，速度焊接80～90mm/min，氬氣流量為8～10L/min，焊縫背面氬氣流量10～15L/min；通過控制打底焊縫厚度，使得焊縫表面形狀平整，避免出現凹陷或較高突起，防止由于局部應力集中而產生裂紋；（6）填充及蓋面焊接：打底完成檢測合格后，進行填充及蓋面焊接，填充時繼續進行管內充氬，防止焊縫背面氧化，也起到冷卻作用；焊接工藝參數：焊接電流100～120A，電壓12～15V，速度焊接90～120mm/min，焊接氬氣流量為10-12L/min；施焊時，選用比較低的線能量，采用小直徑焊絲、小電流、快速焊、多層多道焊，以減小電弧熱輸入，降低層間溫度，控制在120℃以下；這樣用來避免層間溫度過高導致焊縫及熱影響區過熱和奧氏體晶粒的長大，采用低的層間溫保證焊縫的耐腐蝕性能和焊縫的塑性和韌性，減少焊接熱裂紋的產生；每焊完一層均將焊縫及焊縫兩側雜質清理干凈；焊接完成后的焊縫余高不大于1mm；（7）焊后檢驗：底層焊接完成后必須進行滲透檢測，合格后方可進行填充焊接；焊接完成后進行全焊縫100%PT檢測，合格后進行全焊縫100%RT檢測。作為本專利技術的進一步限定方案，若焊接的鎳基合金管為服役管，還需對坡口及四周進行消氫處理以及施焊前對服役爐管側坡口進行必要堆焊處理。坡口及四周的消氫處理，可以使服役管壁中的擴散氫逸出，降低坡口及四周區域的含氫量，防止產生冷裂紋。施焊前對服役管側坡口進行必要的堆焊處理，可以使服役管側坡口表面的熔敷金屬的化學成分可以達到與焊絲相同的化學成分，減少填充蓋面后焊縫金屬由于收縮而產生的應力。作為本專利技術的進一步限定方案，打底焊縫采用多人對稱焊接。作為本專利技術的進一步限定方案，進行填充時繼續進行管內充氬。作為本專利技術的進一步限定方案，焊接時的氬弧焊機具有高頻引弧和電流衰減功能的氬弧焊機，能夠減少在焊接時引弧和滅弧時引起的熱裂紋產生。在焊接過程中適當擺動焊絲，把熔化金屬送到坡口合適位置，擺動的幅度不大于焊絲直徑的1～2倍。鎳基合金的液態金屬具有較高的黏稠度，流動性較差，焊接熔池深度淺，為保證接頭熔合良好，施焊時可適當擺動焊絲，在焊道兩側的停留時間稍長，以利于焊透和防止坡口邊緣產生未熔合。本專利技術所述的服役管，是指已經使用過的鎳基合金管。本專利技術的有益效果在于：(1)焊接時選用合適的焊接工藝參數、打底、填充及蓋面的手工鎢極氬弧焊工藝，焊接質量優良，焊縫成形美觀，焊后熱影響區有組織粗化現象。(2)焊接接頭性能的常溫和1100℃高溫短時抗拉強度、延伸率達到母材的要求，在1050℃和25MPa拉伸應力作用下測試高溫持久性能，經過100h未斷，表明焊接接頭具有良好的高溫持久性能。常溫和高溫短時力學性能測試時，試樣均斷于母材，表明焊接接頭具有良好的常溫、高溫拉伸力學性能。附圖說明圖1為兩鎳基合金管組對示意圖。圖2為無堆焊層焊接順序示意圖。圖3為有堆焊層焊接順序示意圖。具體實施方式實施例1某工程離心鑄造ZG45Ni35Cr25NbM鎳基合金管管徑為φ108×10.8mm，具體的實施步驟如下：（1）焊接材料選用ERNiCr-3，長度為1m，焊絲直徑φ2.0mm；焊絲用丙酮清洗并擦干；保護氣選用純度≥99.99%的氬氣。（2）如圖1所示，將鎳基合金管1和鎳基合金管2采用機械加工成V型對接坡口，坡口夾角為α為65°無鈍邊，用不銹鋼鋼絲刷對坡口及坡口周圍100mm范圍內表面進行清理，除去影響焊接質量的淬硬層，毛刺等，并用丙酮進行清洗坡口及坡口周圍的油污、各種記號、雜質等。（3）坡口及四周清洗干凈后，采用PT檢測，表面無裂紋為合格，檢測合格后用清洗掉滲透液，并干凈布擦干。（4）采用對口器進行對口，不在轉化管上引弧和點焊卡具，組對無錯邊，無任何敲擊或強力組對，組對間隙為1～2mm。（5）打底焊接焊接前，向被焊鎳基合金管內充氬，確保管內空氣完全排除后，在焊口上封閉一層錫箔紙；打底焊接時氬氣流量應適當降低，保持平穩，避免焊縫背面因氬氣吹托在成型時出現凹陷，打底焊縫采用4段對稱焊接。焊接工藝參數：焊接電流80～100A，電壓10～15V，速度焊接80～90mm/min，氬氣流量為8～10L/min，焊縫背面采用氬氣進行保護，氬氣流量為10～15L/min，氬氣為含量≥99.99%的高純氬，焊接完成后用不銹鋼絲刷刷除氧化物。（6）打底焊縫經PT檢測無裂紋后，清洗掉滲透液并擦干后進行填充焊接，焊接工藝參數：焊接電流100～120A，電壓12～15V，焊接氬氣流量為10～12L/min，施焊時，焊縫背面采用氬氣進行保護，氬氣流量為10～15L/min，采用多層多道焊接的方式（圖2所示），控制焊接層間溫度不超過120℃，在保證熔透的前提下線能量盡可能小，以防止焊縫及熱影響區過熱。采取短弧、快速、多層多道焊，焊接過程中保持焊槍與焊縫成70～80°夾角；每焊完一層均需要本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鎳基合金管氬弧焊接工藝方法，其特征在于包括如下步驟：（1）焊材選?。哼x用鎳含量較高的焊絲，其中元素的成份重量百分比具體為：C≤0.10%、Mn?2.5%～3.5%、S≤0.015%、Si≤0.50%、Cu≤0.50%、Cr?18.0%～22.0%、Ni≥67.0%、Al+Ti≤0.75%、Fe余量；焊絲直徑為1.2mm、2.0mm；保護氣選用純度≥99.99%的高純氬；（2）下料、坡口加工：鎳基合金管采用冷切割，坡口采用管道坡口機進行加工，坡口角度α為60～70°無鈍邊；用不銹鋼鋼絲刷對坡口及坡口周圍表面進行清理；可以防止坡口表面過熱、坡口表面滲碳，阻止焊接熱裂紋的產生；（3）坡口PT檢測：坡口及四周清洗干凈后，采用滲透檢測，表面無裂紋為合格；（4）組對：接頭組對避免錯邊，避免任何敲擊或強力組對，組對間隙B為1～2㎜，保證焊接接頭無外部附加應力，打底焊道熔透、成形均勻，以有利于耐蝕性要求；（5）打底焊接：提前向被焊鎳基合金管內充氬，要確保管內空氣完全排除，焊接工藝參數：焊接電流80～100A，電壓10～15V，速度焊接80～90㎜/min，氬氣流量為8～10L/min，焊縫背面氬氣流量10～15L/min；控制打底焊縫厚度，保持焊縫表面形狀平整，避免出現凹陷或較高突起，防止由于局部應力集中而產生裂紋；（6）填充及蓋面焊接：打底完成檢測合格后，進行填充及蓋面焊接，填充時繼續進行管內充氬，防止焊縫背面氧化，也起到冷卻作用；焊接工藝參數：焊接電流100～120A，電壓12～15V，速度焊接90～120㎜/min，焊接氬氣流量為10?12L/min；施焊時，選用比較低的線能量，采用小直徑焊絲、小電流、快速焊、多層多道焊，以減小電弧熱輸入，降低層間溫度，控制在120℃以下，層間溫度過高會導致焊縫及熱影響區過熱和奧氏體晶粒的長大，因此低的層間溫保證焊縫的耐腐蝕性能和焊縫的塑性和韌性，減少焊接熱裂紋的產生；每焊完一層均需要使用不銹鋼絲刷將焊縫及焊縫兩側雜質清理干凈；焊接完成后的焊縫余高不大于1mm；（7）焊后檢驗：底層焊接完成后必須進行滲透檢測，合格后方可進行填充焊接；焊接完成后進行全焊縫100%PT檢測，合格后進行全焊縫100%RT檢測。...

【技術特征摘要】
1.一種鎳基合金管氬弧焊接工藝方法，焊接的鎳基合金管為服役管，具體為離心鑄造ZG45Ni35Cr25NbM鎳基合金管，其特征在于包括如下步驟：（1）焊材選?。哼x用鎳含量較高的焊絲，其中元素的成份重量百分比具體為：C≤0.10%、Mn2.5%～3.5%、S≤0.015%、Si≤0.50%、Cu≤0.50%、Cr18.0%～22.0%、Ni≥67.0%、Al+Ti≤0.75%、Fe余量；焊絲直徑為1.2mm、2.0mm；保護氣選用純度≥99.99%的高純氬；（2）下料、坡口加工：鎳基合金管采用冷切割，坡口采用管道坡口機進行加工，坡口角度α為60～70°無鈍邊；用不銹鋼鋼絲刷對坡口及坡口周圍表面進行清理；可以防止坡口表面過熱、坡口表面滲碳，阻止焊接熱裂紋的產生；同時需對坡口及四周進行消氫處理以及施焊前對服役爐管側坡口進行必要堆焊處理；坡口及四周的消氫處理，可以使服役管壁中的擴散氫逸出，降低坡口及四周區域的含氫量，防止產生冷裂紋；施焊前對服役管側坡口進行必要的堆焊處理，可以使服役管側坡口表面的熔敷金屬的化學成分可以達到與焊絲相同的化學成分，減少填充蓋面后焊縫金屬由于收縮而產生的應力；（3）坡口PT檢測：坡口及四周清洗干凈后，采用滲透檢測，表面無裂紋為合格；（4）組對：接頭組對避免錯邊，避免任何敲擊或強力組對，組對間隙B為1～2mm，保證焊接接頭無外部附加應力，打底焊道熔透、成形均勻，以有利于耐蝕性要求；（5）打底焊接：提前向被焊鎳基合金管內充氬，要確保管內空氣完全排除，焊接工藝參數：焊接電流80～100A，電壓10～15V，速度焊接80～90mm/min，氬氣流量為8～10L/min，焊縫背面氬氣流量10～15L/min...

【專利技術屬性】
技術研發人員：洪賓院，王云峰，霍繼生，楊銘，王磊，王國紅，王濤，岳樂，鄧光明，楊文軍，王歷明，丁泓竣，
申請(專利權)人：中國石油天然氣第一建設公司，
類型：發明
國別省市：河南;41