鋼(gang)與鎳及鎳合金焊(han)接，常見問(wen)題解答

制(zhi)造化工和石油設備(bei)時，為了節(jie)省昂貴的鎳(nie)，經常需要將鋼與鎳(nie)及合金焊接在一起。

焊接的主要問題

焊接(jie)時，純(chun)鎳(nie)熱軋(ya)板(ban)材，焊縫中的(de)(de)主要(yao)成(cheng)分是鐵(tie)和鎳(nie)，鐵(tie)和鎳(nie)能夠互溶(rong)，不(bu)形(xing)成(cheng)金屬(shu)間(jian)化合物。在一般情況下，焊縫中的(de)(de)含鎳(nie)量相(xiang)對高，純(chun)鎳(nie)熱軋(ya)板(ban)材發貨(huo)快不(bu)快，所以(yi)在焊接(jie)接(jie)頭的(de)(de)熔合區，不(bu)會形(xing)成(cheng)擴散層。焊接(jie)的(de)(de)主要(yao)問題是在焊縫中容易產生氣孔(kong)和熱裂紋(wen)。

氣孔

鋼與(yu)鎳(nie)及(ji)其(qi)合(he)金(jin)焊(han)接(jie)時(shi)，影響(xiang)焊(han)縫中形成氣孔的(de)主要因(yin)素(su)(su)是氧、鎳(nie)及(ji)其(qi)他合(he)金(jin)元素(su)(su)的(de)含量。

①氧(yang)的(de)影(ying)響。焊接時(shi)，液態金屬中(zhong)(zhong)(zhong)可(ke)能(neng)會溶解較多的(de)氧(yang)，而氧(yang)在高(gao)溫時(shi)與鎳氧(yang)化，形成(cheng)NiO，NiO能(neng)與液體金屬中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)氫和(he)碳發生反(fan)應(ying)生成(cheng)水蒸氣(qi)(qi)和(he)，在熔池凝固時(shi)如來不(bu)及逸出(chu)，殘留在焊縫(feng)(feng)中(zhong)(zhong)(zhong)就形成(cheng)氣(qi)(qi)孔。在純鎳與Q235-A埋弧焊的(de)鐵鎳焊縫(feng)(feng)中(zhong)(zhong)(zhong)，自動化純鎳熱軋板材(cai)，在氮和(he)氫含量變化不(bu)大的(de)情況下(xia)，焊縫(feng)(feng)中(zhong)(zhong)(zhong)含氧(yang)量越高(gao)，焊縫(feng)(feng)中(zhong)(zhong)(zhong)氣(qi)(qi)孔數量越多。

②鎳的(de)(de)(de)影響。在(zai)(zai)(zai)(zai)鐵(tie)鎳焊(han)縫中(zhong)(zhong)(zhong)，氧(yang)在(zai)(zai)(zai)(zai)鐵(tie)鎳中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)溶解(jie)(jie)度(du)(du)不(bu)同，氧(yang)在(zai)(zai)(zai)(zai)液態(tai)鎳中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)溶解(jie)(jie)度(du)(du)大(da)于液態(tai)鐵(tie)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)溶解(jie)(jie)度(du)(du)，而氧(yang)在(zai)(zai)(zai)(zai)固(gu)態(tai)鎳中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)溶解(jie)(jie)度(du)(du)卻比(bi)在(zai)(zai)(zai)(zai)固(gu)態(tai)鐵(tie)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)小(xiao)，因此(ci)，氧(yang)的(de)(de)(de)溶解(jie)(jie)度(du)(du)在(zai)(zai)(zai)(zai)鎳結晶時的(de)(de)(de)突變(bian)(bian)，比(bi)在(zai)(zai)(zai)(zai)鐵(tie)結晶時的(de)(de)(de)突變(bian)(bian)更加(jia)明顯。所以，焊(han)縫中(zhong)(zhong)(zhong)Ni為(wei)15%~30%時的(de)(de)(de)氣(qi)孔傾向小(xiao)，而Ni含量(liang)(liang)大(da)時，氣(qi)孔傾向進一步提高到60%~90%，鋼的(de)(de)(de)溶入量(liang)(liang)必(bi)然下降，因此(ci)引(yin)起形成氣(qi)孔的(de)(de)(de)傾向變(bian)(bian)大(da)。

③其他合(he)金(jin)元素的(de)影響。當(dang)鐵(tie)鎳(nie)焊(han)縫(feng)(feng)(feng)中含有錳(meng)、鉻、鉬、鋁(lv)、鈦等合(he)金(jin)元素或符合(he)合(he)金(jin)化時，能提高(gao)焊(han)縫(feng)(feng)(feng)抗氣(qi)孔(kong)能力(li)，這是由于錳(meng)、鈦和(he)鋁(lv)等都具有脫(tuo)氧作用，而(er)鉻和(he)鉬則提高(gao)焊(han)縫(feng)(feng)(feng)固態金(jin)屬中的(de)溶解度。所(suo)以鎳(nie)與1Cr18Ni9Ti不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)縫(feng)(feng)(feng)的(de)抗氣(qi)孔(kong)能力(li)比鎳(nie)與Q235-A鋼(gang)焊(han)縫(feng)(feng)(feng)高(gao)。鋁(lv)和(he)鈦還能把(ba)氮固定在穩(wen)定的(de)化合(he)物(wu)中，也能提高(gao)焊(han)縫(feng)(feng)(feng)抗氣(qi)孔(kong)能力(li)。

鎳基合金復(fu)合板的(de)品類(lei)及3例(li)化熱處理實例(li)

由于鎳(nie)(nie)基(ji)合金(jin)(jin)(jin)具有(you)優良(liang)的(de)耐腐(fu)蝕性(xing)，在化工(gong)設備、核工(gong)業、海洋工(gong)程(cheng)、航(hang)天工(gong)業、制鹽設備、環(huan)保工(gong)程(cheng)等方(fang)(fang)面有(you)著廣泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)(yong)(yong)。但是，鎳(nie)(nie)基(ji)合金(jin)(jin)(jin)含鎳(nie)(nie)量(liang)高，故采用(yong)(yong)(yong)全(quan)金(jin)(jin)(jin)屬的(de)鎳(nie)(nie)合金(jin)(jin)(jin)成(cheng)本高昂。鎳(nie)(nie)基(ji)合金(jin)(jin)(jin)復合板(ban)的(de)出現，既降低了鎳(nie)(nie)基(ji)合金(jin)(jin)(jin)使(shi)用(yong)(yong)(yong)的(de)厚度(du)即降低了成(cheng)本，又用(yong)(yong)(yong)基(ji)礎碳鋼基(ji)層保證了結構的(de)完(wan)整性(xing)和(he)安全(quan)性(xing)，是20世(shi)紀六七十年(nian)以來偉大(da)發明和(he)材料新應(ying)用(yong)(yong)(yong)方(fang)(fang)向(xiang)。

焊(han)(han)接是(shi)利用所產生的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量作為能(neng)(neng)源，使被(bei)焊(han)(han)接的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)形成牢固的(de)(de)(de)固相結合(he)的(de)(de)(de)一(yi)種焊(han)(han)接方法(fa)(fa)。它(ta)既是(shi)一(yi)種重要的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)零件(jian)(構件(jian))連接方法(fa)(fa)，又是(shi)一(yi)種基本的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)材(cai)料(liao)復合(he)技(ji)術。焊(han)(han)接而成的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)復合(he)材(cai)料(liao)具(ju)(ju)有單一(yi)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)綜合(he)性能(neng)(neng)和很高(gao)的(de)(de)(de)性能(neng)(neng)價格比，尤其(qi)是(shi)可以(yi)節約貴(gui)重稀缺金(jin)屬(shu)(shu)。因此焊(han)(han)接在(zai)材(cai)料(liao)合(he)成和加工(gong)領域具(ju)(ju)有的(de)(de)(de)地(di)位(wei)。

鎳基(ji)合金的(de)種(zhong)類及(ji)應用(yong)

按(an)照(zhao)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的主要(yao)性能，可以把鎳(nie)基(ji)(ji)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)分(fen)為(wei)鎳(nie)基(ji)(ji)耐熱(re)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)、鎳(nie)基(ji)(ji)耐蝕(shi)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)、鎳(nie)基(ji)(ji)耐磨合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)等;按(an)照(zhao)成分(fen)進(jin)行分(fen)類，可以分(fen)為(wei)Ni-Cr-Mo合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)、Ni-Mo合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)、Ni-Cr-Mo-Cu合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)、Ni-Cu合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)、Ni-Cr合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)等。以下幾種(zhong)為(wei)常見鎳(nie)基(ji)(ji)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的牌(pai)號。

HastelloyC-276(UNSN10276，簡稱C-276合金)，一種Ni-Cr-Mo-W合金，具有優異(yi)的(de)(de)耐點腐蝕和應(ying)力(li)腐蝕開裂性能，特別是在含氯離(li)子的(de)(de)煙氣脫硫環(huan)境中(zhong)的(de)(de)耐蝕性能。廣泛用于煙氣脫硫工程(cheng)、治污工程(cheng)、化工設備(bei)等領域。

Inconel

625(UNSN06625，簡(jian)稱625合(he)金)，一種(zhong)Ni-Cr-Mo合(he)金，用于(yu)苛刻性(xing)腐(fu)蝕(shi)環(huan)境(jing)，高規格純鎳(nie)熱軋板(ban)材，尤(you)其是存(cun)在縫隙腐(fu)蝕(shi)、點腐(fu)蝕(shi)及高溫氧化(hua)環(huan)境(jing)中。廣泛(fan)用于(yu)航天(tian)工(gong)(gong)程(cheng)、化(hua)工(gong)(gong)設備、石油(you)開發、治污工(gong)(gong)程(cheng)等領域。

Incoloy

825(UNSN08825，簡稱825合金(jin)(jin))，一種Ni-Fe-Cr-Mo合金(jin)(jin)，具(ju)有優(you)異的耐硫(liu)酸和磷酸腐蝕性(xing)能，很好的耐點腐蝕、應力腐蝕開裂和晶間腐蝕性(xing)能。廣泛用于(yu)化工(gong)設(she)備、石油工(gong)程、治(zhi)污工(gong)程等(deng)領域(yu)。

Inconel

600(UNSN06600，簡稱600合(he)金(jin))，一(yi)種Ni-Cr-Fe合(he)金(jin)，具有很好的(de)耐應力腐蝕開裂，耐堿腐蝕等性能。廣(guang)泛用于石油化工、核工業等領(ling)域。

Monel

400(UNSN04400)，一(yi)種Ni-Cu合金，在海水(shui)、稀、稀硫酸等腐蝕(shi)(shi)環境中具有優(you)異的耐腐蝕(shi)(shi)性(xing)能。廣泛應用于海洋工程(cheng)、制(zhi)鹽設備、化工設備等領域。