镍基合金焊接施工工艺综述

镍基合金焊接施工工艺综述

杜敏

（中国化学工程第十一建设公司，河南开封４７５００２）

摘要

镍及镍合金焊接一般采用手工钨极氩弧焊、手工焊条电弧焊、熔化极惰性气体保护焊等方法，也可采用埋弧自动焊焊接方法。本文主要介绍了镍基合金分类，常用镍基合金焊材选用，焊接工艺和注意事项，为公司今后镍基合金焊接提供了经验。

关键词可焊性中图分类号ＴＧ４

共晶物

工艺参数文献标识码Ａ

文章编号１６７２－９３２３（２００８）０４—０００３一０８

ｌ概述

镍基合金最早仅能以铸件的形式供货，随着科学技术的进步，目前已经能大量生产出板材和管材。镍基

２可焊性分析

（１）镍及镍合金焊接最常出现的缺陷是热裂纹，主

要原因是镍和铁的二元共晶物中有较多低熔点的金属共晶物和非金属共晶物。特别是硫、磷共晶物熔点比镍

合金是指以Ｎｉ或Ｎｉ－Ｆｅ为基体，添加Ｇｒ、Ｍｏ等其他

合金元素形成的合金。它具有优异的耐腐蚀性和强的抗氧化性，在石油化工、核工业、航天航空中广泛得应用。

铁低很多（Ｎｉ－Ｓ为６４５℃、Ｎｉ－Ｐ为８８０℃），在焊缝

结晶时低熔点共晶物的液态膜残留在晶界区。同时镍及镍合金线胀系数大，焊接时易产生较大的应力，焊缝

常用的镍基合金分为４大系列：

（１）因康镍Ｉｎｃｏｎｅｌ（Ｎｉ－Ｇｒ—Ｆｅ系）

结晶时低熔点共晶物的液态膜在收缩应力作用下易产生开裂。

（２）镍及镍合金特别是纯镍、蒙乃尔等合金，固液相温度间距小，流动性偏低。在快速冷却结晶条件下，气体来不及逸出极易在焊缝中产生气孔。因此镍及镍合金焊接应采用小线能量、降低层间温度，加快焊缝冷

表１常用的镍及镍合金管化学成分

（２）蒙乃尔Ｍｏｎｅｌ（Ｎｉ－Ｃｕ系）

（３）因科洛依Ｉｎｃｏｌｏｙ（Ｆｅ—Ｎｉ—Ｇｒ系）

（４）哈斯特洛依ＨａｓｔＵｏｙ（Ｎｉ—Ｍｏ或Ｎｉ—Ｇｒ—Ｍｏ

系）

材质Ｎｉｃｋｅｌ２００Ｍｏｔｍｌ４００ｌｎｃｏｃｅｌ６００Ｉｎｃｏｃｅｌ６２５Ｈａｓｔｅ［１ｙＢＨａｓｔｅｌｌｙＢ２ＨａｓｔｅｌｌｙＣ４｝ｔａｓｔｅｌｌｙＣ２７６Ｉｎｃｏｌｏｙ８００Ｉｎｃｏｌｏｙ８２５ＨａｓＬｅⅡｙＧＨａｓｔｅｌｌｙＸ

Ｃ＜０．１５‘０．３＜０．１５‘０．１＜０．０５‘Ｏ．０２‘０．１５‘０．０１‘０．１‘０．０５‘Ｏ．０５

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１９．５—２３．５２Ｉ２０．５

２３

５．，一７．５０．３一１．５

却速度，焊前彻底清除焊丝、母材坡口处的油、污物，严格控制母材焊材中的硫、磷含量，才能防止裂纹、气孔的产生。３焊接方法

镍及镍合金焊接一般采用手工钨极氩弧焊，手工焊条电弧焊、熔化极惰性气体保护焊等方法，也可采用

埋弧自动焊焊接方法。４焊材

４．１焊材选用原则

４．１．１同种铁镍合金、镍合金的焊接宜选用和母材合金系统相同的焊接材料．若无耐腐蚀性能要求，也可选用与母材合金系统不同的焊接材料，但应保证接头具备

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设计要求的性能。

４．４焊材的烘干

４．１．２异种铁镍合金、镍合金及其与铬镍奥氏体钢组成（１）焊条使用前应按焊条产品说明书、质量证明书的异种焊接接头的焊接材料，选用应考虑下列因素：

或焊接工艺指导书中的要求进行烘干。

（１）焊缝的强度（包括高温持久强度）耐蚀性。（２）烘干后的焊条应贮存在１００＂Ｃ的恒温箱内，焊工（２）线膨胀系数的差异，高温下长时间工作后。可领用应使用保温筒，如领出时间超过４ｈ，应重新烘烤，能产生的体积永久性改变。

但重复烘烤次数不得超过两次。

（３）焊接裂纹、气孑Ｌ的敏感性。

（３）推荐焊条烘干温度。

４．２常用镍铁合金、镍合金焊材选用参考表２

表４烘干条件

表２镍铁台金、镍合金焊材选用参考表

序Ｕｆ｛材抖条

州链

ＩＮｌｃｋｅｌ２００ＩｉＮｉ

ｌ

ＥＲＮｉ—ｌ２ＭＯｔｌｃｌ４００Ｉ：ＮｊＣｕ

７

ＩｉＲＣｕ

７

３

１１１ＣＯＩＩＯｌ６００

Ｔ：ＮｉＧｒＦｃ－ｌｌ：ＲＮｉＧｒＦｅ一５

４．ｓ对焊接材料的要求

■

ＩｉＩｃｏｌｑｅｌ６２５

ＥＮｌＧｒＭｏ３

ｌ！ＲＮｌＧｒＭＯ

３

５ｌｎｃｏｌｏｙ８００

ＥＮｉＧｒＦｅ－２

ＴＥｗ．＇２／３３话

ＴＥＷ２１／３３ＳＧ德（１）镍及镍合金管道焊接所用的焊接使用的焊条、６Ｉｎｃｏｌｏｙ８００１Ｉ、Ｉｎｃｏｌｏｙ８００１１ＴＥＮｉＣｏＭｏＩ曼

ＥＮｉＣｏＭｏ

１ｊ氅

７焊丝．焊剂，保护气、电极应有出厂合格证和质量证明ｌｎｃｏｌｏｙ８２５

ｌ－ＲＮｉＩ’ｃＧｒ—ｌ

８ＩａｓｔｃｌｌｏｙＢ

ＥＮｉＭＯ—ｌＦＲＮｉＭＯ

Ｉ书。

９Ｉｌａｓｔｅｌｌｏｙ

Ｂ２ｌ！ＮｉＭｏ一７ＥＲＮｉＭｏ

７

１０ｌａｓｔｃｌｌｏｙ

Ｃ２７６ＥＮＧｒＩＭＯ一４ＩｉＲＮｌＧｒＭｏ－４

（２）如果对焊接质量证明书中特性数据有异议，或Ｉｌ１ＩａｓｔｅｌｌｏｙＣ４ＨＮＧｒＩＭＯ一７ＥｋＮｉＧｒＭＯ一７

１２ｌａｓｔｅｌｌｏｙＧｌ：ＮＧｒｉＭＯ—ｌ

ＦＲＮｉＧｒＭｏ～Ｉ

对其质量有疑问时，应按相应的技术标准进行必要的１３ｌｆａｓｔｅ｜ｌｏｙ

Ｇ２

ｌｉＲＮｉＧｒＭｏ．８

１４ｌＩａｓｔｅｌｌｏｙＸＥＮＧｒｉＭｏ一２

Ｉ：ＲＮｉＧｒＭｏ－２复验。

１５

ＩＩＴ３０

Ｅ３３０ＪＩ

Ｈｋ３３０

（３）焊接材料的储存、保管应符合ＪＢ／Ｔ３２２３—９６４．３常用异种镍合金焊材选用参考表３

《ｃ焊接材料质量管理规程》及相关标准的要求。

表３异种镍合金焊材选用参考表

序号母

材

焊

条

抖

蝗

ｌ

Ｎｉｃｋｅｌ２００

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７

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Ｉｎｃｏｎｅｌ６００．１ｎｃｏｌｏｙＳ００ＥＮ卜Ｉ．１ｉＮｉＣｒＦｅ一３ＥＮｉＧｒＦｅ２

ＥＲＮｉ—Ｉ．ＥＲＮｉＣｒ

３

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Ｂ２

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２

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Ｉｎｃｏｎｅｌ６００．ＪｎｃｏｌｏｙＳＯＯＥＮｉＣｒＦｅ一３、ＥＮｉＧｒＦｅ

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６．ＥＲＮｉＣｒ一３

Ｈａｓｔｅｌｌｏｙｂ

Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ

Ｂ２ＥＮｉ一１

ＥＲＮｉ—ｌ

３

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ＨａｓｔｅｌｌｏｙＢ

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１１２

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ＩｌａｓｔｅｌｌｏｙＣ４

ｌａｓｔｄｌｏｙＣ２７６

Ｉ：ＮｉＭｏ一３

ＥＲＮｉＭＯ

３

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ＩＩａｓｔｅｌｌｏｙ

Ｘ

ＥＮｉＧｒＭｏ一３

ＥＫＮｉＧｒＭｏ３

（４）钨极氩弧焊宜采用铈钨极，并符合ＧＢ４１９１《惰６施工准备

性气体保护电弧焊和等离子焊接切割用铈钨电极》的６．１施工采用规范标准

规定。

联石油化工铬镍奥氏体钢、铁镍合金和镍合金管道（５）焊接镍及镍合金使用的氩气纯度不应低于

焊接规程》ＳＨ／Ｔ３５２３

９９．９９％。‘

《现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范》

（６）焊接时用氩气输送管宜采用塑料软管，不宜用ＧＢ５０２３６

‘

橡胶软管或其它吸湿性材料的软管。《镍及镍合金焊条》ＧＢ／Ｔ１３８１４５施焊环境

《镍及镍合金焊丝势ＧＢ／Ｔ１５６２０镍及镍合金焊接施工的环境条件应达到以下要求：６．２焊接工艺评定和焊工考试执行标准

（１）环境温度不低于０＂Ｃ。

焊接工艺评定和焊工考试执行《现场设备、工业管（２）手弧焊时风速不大于８ｍ／ｓ，氩弧焊时风速不大道焊接工程施工及验收规范》ＧＢ５０２３６或《（石油化工于２ｍ／ｓ。

铬镍奥氏体钢，铁镍合金和镍合金管道焊接规程》（３）相对湿度不大于９０＊／，。

ＳＨ３５２３的规定。焊接工艺评定和焊工考试项目均能覆（４）非雨雪天气。

盖焊接产品。

（５）当环境条件不符合以上要求时，应采取有效防６．３根据设计文件、相关标准和焊接工艺评定．并编制

护措施后方可施焊。

焊接工艺指导书

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方数据

Ｐ茹…４石Ｃｈｅ油ｍｉｃ化ａｌＣ工ｏｎｓ建ｔｒｕｃ兰ｔｉｏｎ

６．４焊缝组对与点固焊

６．４．１坡１２１型式及尺寸（见图１，表５）

表５坡口尺寸表

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‘８＞８

２００８年第３０绉第４姗

７．１焊缝清理

（１）焊缝清理坡口、钝边及焊道两侧３０ｒａｍ范围。（２）焊缝处氧化膜用锉刀、砂轮清理。

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Ｉ・０．５

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５

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（３）焊缝处污物、油脂、漆应用丙酮，碱液或专用合成剂清理。７．２焊接注意事项

７．２．１焊接时在保证焊透和熔合良好的前提下，在工艺参数范围内尽量采用小的焊接线能量，短电弧、不摆动

５

６

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＋●，＋

或小摆动的操作方法。

７．２．２当焊件较厚需多层焊应符合下列规定：

图１坡口型式图

６．４．２管及管件组对错边量要求

‘（１）当壁厚相同时，其内壁应平齐，内壁错边量不得大于０．５ｍｍ。

（２）壁厚不同，内壁差０．５ｒａｍ或外壁差大于２ｍｍ时，按图２的要求加工。

（１）除打底焊外其余焊层宜采用多道焊。

（２）层内温度应小于１００℃。

（３）每一层每一道焊完后均应彻底清除焊道面的熔渣，并消除各种表面缺陷。

（４）各层各道的焊接接头要错开。

７．２．３采用实芯焊丝或不填丝的钨极氩弧焊时，焊缝背面应充氩，实行内保护，内保护措施可采用管子整体或局部充氩两种方法，并应符合下列要求：

（１）管内充氨气开始时流量可适当加大，确认管内空气完全排除后方可施焊。

吻妇勉汹

Ｕ

图２不同壁厚管子和管件的加工要求

（２）焊接时充氩气流量可逐步降低，以避免充氩气

压力较高而造成焊缝背面在成形时出现内凹或根部未焊透现象。

７．２．４钨极氩弧焊时，焊丝的加热端应始终在氩气保护之下。为加强保护效果可在焊嘴后侧家一辅助输送保

６．４．３定位焊焊接工艺应与正式焊接工艺相同，当定位焊缝做为正式焊缝组成部分时应符合下列规定：

（１）若用实芯焊丝钨极氩弧焊进行定位焊接，焊缝背面应进行充氩保护。

（２）定位焊缝的长度宜为１０－１５ｍｍ，且不宜超过壁厚的２／３。

（３）管道定位焊缝应对称均匀分布不宜于少于２～３点，焊接前应将定位焊缝两端磨削成便于引弧的斜坡。６．４．４组对使用的工装卡具一般不允许焊接在管子上，如果卡具必须焊接在管子上才能组对时。应符合下列规定：

（１）卡具与管子，焊接材料的化学成分应相同。（２）焊接时的工艺与正式焊接工艺相同。

（３）卡具拆除应用砂轮磨去，不得采用敲打、掰扭等方法。

（４）管子及管件组对定位后应及时焊接。７焊接工艺

护气拖罩。

７．２．５焊件表面严禁电弧擦伤，并严禁在焊件表面引弧、收弧。

７．２．６与焊件连接的焊接电源地线不得直接接触工件，应采用与焊件同材质的材料过渡连接，以避免铁污染。７．２．７焊接中应确保引弧与收弧的质量，收弧的弧坑应填满。

７．２．８焊接管径较小且热裂倾向较大材质的焊缝时，宜采取焊缝两侧装冷却铜块，或用冷水、乙醇檫拭焊缝两侧等措施，以减少焊缝的高温停留时间，加快焊缝冷却速度。

７．２．９焊接完毕必须及时将焊缝表面的熔渣及周围的飞溅物，防飞溅材料清理干净。

７．２．１０焊接施工中避免污染，应采用不锈钢锤、不锈钢丝刷、专用砂轮片。７．３焊接工艺参数

不同系列的镍及镍合金焊接工艺参数稍有不同７．３．１推荐手工电弧焊焊接工艺参数（见表６）

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表６手工电弧焊焊接工艺参数

工验收规范》或ＳＨ／Ｔ３５２３《石油化工铬镍奥氏体钢，

蚪村垭饼ｍｍ埠｛晏Ｉｔ２；ｔｔ＾Ｗ｛‘ＩＵＩｉ、’ｆＩ叶立述Ｊ生：ｃｍ／ｍｉｎ耷２．６５５

７５

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８

铁镍合金和镍合金管道焊接规程》的规定执行。由３．２７０

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１２

９焊缝返修

７

７．３．２手工钨极氩弧焊焊接工艺参数（见表７）

（１）清除缺陷后应将清除后的焊缝修磨成至少ｌ：３表７手工钨极氩弧焊焊接工艺参数

的斜度。

（２）返修时应采用钨极氩弧焊，其工艺应经评定合格。

７．３．３埋弧焊焊接工艺参数（见表８）

（３）焊缝返修后仍按原规定检验。

表８埋弧焊焊接工艺参数

（４）同一部位的返修次数不得超过两次，需要超次返修时，应制定措施并经施工单位技术总负责人批准。

（５）应将焊接修补的部位、次数和检测结果作好记录存档。

８焊接接头质量检验

１０镍及镍合金焊接常见缺陷防止措施（见表１０）

（１）镍及镍合金焊缝的外观质量应达到以下要求。

表１０镍及镍合金焊接常见缺陷防止措施

表９镍及镍合金焊缝的外观质量要求

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２．填充金属不千净２．用纯度高的气体．舯遣背面佩扩充分．气体ｌ

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４

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３．线镌曩Ｕ九３，■小鬯线量．悼条不攥动纹

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１．凹断面弧ｊ亢Ｉ．填离弧坑

裂－垃

（２）多层焊时，应按设计规定进行层内检验，若设！．雠护十良

！．庄氟坑冷却才断佩护气

计无规定时，铸造管和铁镍合金、镍合金管及管件的底我公司自１９８３年以来，在大庆乙烯厂、安达有机层焊道应进行渗透检测，发现缺陷应将缺陷打磨消除玻璃厂、洛阳炼油厂、吉林吉化丙烯腈厂以及南京、镇后方可继续施焊。

江等施工中采用手工焊条电弧焊和钨极氩弧焊，先后（３）对接焊缝和角焊缝表面应进行ｌｏｏ％渗透检测。焊接了因康镍Ｉｎｃｏｎｅｌ、蒙乃尔Ｍｏｎｅｌ、因科洛依（４）渗透检测标准按设计文件要求执行，若ｉ殳计无Ｉｎｃｏｌｏｙ、哈斯特洛依Ｈａｓｔｌｌｏｙ和纯镍管道，由于焊接规定时按ＪＢ４７３０（（压力容器无损检测》的规定执行。

工艺正确，施工过程管理严格，均圆满完成了焊接施工（５）对接焊缝的射线检测应按设计文件的要求执行，任务。

’

若设计无规定时应按ＧＢ５０２３６（（现场设备工艺管道施

（收稿日期２００７－０８－ｌＯ）

（上接第１６页）

检测根据分月以组码Ｈ３，Ｈ４，Ｄ３，Ｓ２是在项目经理的策划和领导下，费控、计划、设计、采为分栏目的当月财务实际支出确定。购、施工、承包商密切配合，协同工作。各级工作人员ｓ结束语

必须树立。严格、细致，实事求是”的工作态度，认真通过对项目实施赢得值管理，可以很直观的发现完成每个步序的工作，才能真正体现赢得值管理的意义。

项目进展过程中费用和进度的偏差，以利于及时采取参考文献

纠偏措施。例如在项目进行到第１６个月的时候，除个ｌ

《工程项目管理概论》全国化工工程建设标准编辑中心别设备未到货外，其余全部安装就位，管道安装仅余部

２

《（进度管理和费用／进度综合控制》全国化工工程建设标准分伴热和夹套管，装置已基本成形，如果按照传统的统

编辑中心

计方法，项目进度应该在９０％以上，但根据ＢＣＷＰ的（收稿日期：２００７一ｌｌ—１５）

测定，总承包商认为只达到项目进度的８１．２％，为此，作者简介耿永，工程师，国家一级建造师，机械制造与冷加工专业。参加过Ｔｅｃｈｎｉｐ珠海ＢＰ项目．ＡｋｅｒＫｖａｅｒｎｅｒ张家港及时给各施工单位提出预警，现场保留足够的，精干的杜邦项目，南京ＤＳＭ改造等项目的建设，具有丰富的国内外大施工力量．为装置的顺利建成提供了科学依据。

型项目建设和控制经验，现任上海工程化学设计员采购施工部赢得值原理应用于项目管理是一个系统工程，它经理。

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镍基合金焊接施工工艺综述

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

杜敏， Du Min

中国化学工程第十一建设公司,河南开封,475002石油化工建设

PETROLEUM & CHEMICAL CONSTRUCTION2008,30(4)1次

引证文献(1条)

1.李德富 浅析如何控制镍及镍基合金的焊接工艺与质量[期刊论文]-城市建设 2010(11)

本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hgjsgc200804014.aspx