專利名稱：一種鎳基合金的鎢極氬弧焊焊接方法
技術領域：
本發(fā)明涉及焊接工藝技術領域，具體說是一種鎳基合金的手工鎢極氬弧焊焊接方法。
背景技術：
Inconel 601是一種耐熱耐腐蝕的鎳基合金，較高的Cr含量提供了抗各種腐蝕介質(zhì)及高溫環(huán)境的性能，Al含量的增添使其能在高溫含硫氣氛中具有出色的抗氧化性，同時碳含量和晶粒尺寸的控制又使該材料具有較高的蠕變斷裂強度。由于Inconel 601合金優(yōu)良的高溫力學性能和抗腐蝕性，易于加工成形，其作為一種可焊接的結構材料在石油化工、核電、工業(yè)加熱等領域得到了廣泛的應用。
鎳基耐熱耐蝕合金的焊接性能與奧氏體不銹鋼相似，極易產(chǎn)生熱裂紋、氣孔等缺陷。在Inconel 601合金成份中，Ni和S，P，N, O等都能形成低熔點共晶物質(zhì)，在焊接應力的作用下很容易被拉裂形成熱裂紋。Inconel 601合金焊接時如果熱輸入較高，晶粒的長大及過度的成份偏析，會更加增大熱裂紋傾向，并降低耐腐蝕性；焊接時在熔池中融入的氧，在高溫下易與金屬液態(tài)熔池中的成份經(jīng)過一系列的反應形成水氣，水氣在液態(tài)熔池凝固前來不及逸出從而產(chǎn)生氣孔。另外，鎳基合金焊接時熔池液態(tài)流動性差，極易產(chǎn)生未焊透現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種適用于Inconel 601鎳基合金的手工鎢極氬弧焊焊接工藝方法，克服焊接缺陷，提高焊縫的穩(wěn)定性，高效地生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的
一種鎳基合金的鎢極氬弧焊焊接方法，包括
(一)焊材選取
選用符合要求的焊絲，焊絲中元素的成分重量百分比具體為c ( O. 2%、Mn ( O. 25%、Si ( O. 5%、Cu ( O. 1%、Al I. 5%-2. 4%、Ti O. 1%_0· 2%、Ni 彡 58%、Cr 21%_25%、Fe 余量；焊絲直徑為I. 2mm和2. 4mm兩種規(guī)格；
鶴電極直徑2. 4mm,電極端部磨尖,尖部直徑O. 4mm ；
保護氣體選用純度> 99. 99%的高純氬；
(二)焊前準備
坡口制備機械加工對接坡口呈V形，V形夾角為70±5°，V形坡口底部與兩塊對接板材邊沿形成鈍邊；
焊件清理用不銹鋼絲刷清理焊絲及工件，并擦干；
(H)焊接
采用多層多道焊接的方式，控制焊接層間溫度不超過150°C ；
焊接工藝參數(shù)如下打底焊電流90-105A，電壓10-12V，焊接速度80-90mm/min，氬氣流量為8-10L/min ;正面填充蓋面焊接電流110-130A，電壓12-15V，焊接速度90-100mm/min，氬氣流量為10-12L/min ;反面蓋面焊接電流120-135A，電壓12-15V，焊接速度90_100mm/min,!S氣流量為 10-12L/min ；
本發(fā)明中，施焊時要擺動焊絲，但擺動的幅度不能大于焊絲直徑的2倍；
在V形坡口上方正面焊完3層后進行反面清根，使用砂輪機打磨出金屬光澤，焊道坡口均勻平直；
本發(fā)明中，每焊完一層均需要使用不銹鋼絲刷將焊縫及焊縫兩側(cè)雜質(zhì)清理干凈；
(四)焊后檢驗
每焊完一層需進行著色滲透或超聲波檢驗，處理合格后方可進行下一層的焊接；
所有焊縫焊接完成后進行100%全焊道X射線探傷檢驗。更進一步的方案是在進行步驟(二)焊前準備時，如果室溫低于15°C，需將工件對接接頭兩側(cè)250至300mm區(qū)域預熱至15至20°C。更進一步的方案是為控制焊接熱輸入、減小焊接變形量、增強焊縫背面氣體保護效果，打底焊焊前需在點焊固定合格工件的反面墊帶凹形槽的襯墊，施焊時在凹形槽中通氬氣作為背保護氣體，氣體流量為15-20L/min。更進一步的方案是焊接采用氬弧焊機，所述的氬弧焊機帶水冷式氬弧焊槍。更進一步的方案是焊接采用直流正接法的方式進行。在本發(fā)明中，應選用符合要求的焊絲，焊絲中合金元素的成分百分比應略大于Inconel 601鎳基合金母材，嚴格控制S、P等有害雜質(zhì)元素的含量。如可以選用牌號為ERNiCrFe-Il的直焊絲。焊絲長度以Im為宜。打底焊焊絲直徑Φ I. 2mm，填充蓋面焊焊絲直徑Φ 2. 4mm。在焊件清理時，使用不銹鋼絲刷清理焊絲及工件坡口和坡口兩側(cè)內(nèi)外表面20mm范圍內(nèi)的油脂、污物、氧化膜和各種記號，清洗干凈后表面應有明顯的金屬光澤，然后用干凈的布擦干。焊接時，焊接電流是影響焊縫質(zhì)量的關鍵因素焊接電流過小，缺少足夠的線能量，不能使焊縫兩側(cè)的母材金屬充分熔化，易形成未融合與未焊透；焊接電流過大，焊縫熱裂紋敏感性增強，易產(chǎn)生夾鎢及金屬氧化物夾雜等缺陷。本發(fā)明中，施焊時應仔細觀察熔池，控制氬弧焊槍噴嘴與工件的距離，避免夾鎢。本發(fā)明中，焊接場地應清潔，無浮塵雜質(zhì)污染、氣體強對流等不利于氬弧焊焊接的環(huán)境因素，避免母材及焊縫與碳鋼接觸。本發(fā)明解決了 Inc0neI 601鎳基合金焊接易產(chǎn)生熱裂紋、熔透不佳、夾鎢等問題，并有效控制了焊縫中氣孔的生成，能保證形成力學性能好、抗腐蝕且美觀的焊接接頭，為Inconel 601鎳基合金的手工鎢極氬弧焊焊接提供了良好的焊接工藝方法。


圖I為焊縫坡口形式結構示意圖。圖2為焊接順序不意圖。
具體實施方式
下面通過附圖結合具體的實施方式對Inconel 601鎳基合金的手工鎢極氬弧焊焊接工藝作進一步詳細的說明。焊接材料的選取
使用合金分析儀測出Inconel 601鎳基合金材料的實際合金元素含量，選用合金元素成分百分比略大于母材且S、P等有害雜質(zhì)元素相對少的直焊絲——牌號為ERNiCrFe-11，長度為lm，打底焊焊絲直徑Φ I. 2mm，填充蓋面焊焊絲直徑Φ 2. 4mm ;焊絲中主要元素重量百分比含量如下C 彡 O. 2%、Mn ( O. 25%、Si ( O. 5%、Cu ( O. 1%、Al I. 5%-2. 4%、Ti
O.1%-0. 2%, Ni 彡 58%、Cr 21%_25%、Fe 余量。坡口制備
如圖I所示，將工件I和工件2通過機械加工成對接坡口，對接坡口呈V形，夾角α為70±5°、鈍邊3為O. 5mm，工件I、工件2的厚度為7mm。焊前準備
鎢極磨尖磨尖直徑為Φ 2. 4mm鎢電極的一端，尖部直徑約O. 4mm，夾角應為30至60。。·使用帶水冷式焊槍、全數(shù)字化的專用氬弧焊機施焊，電源直流正接，保護氣體選用純度> 99. 99%的高純氬，接好線路及通氣管路。焊件清理使用不銹鋼絲刷清理焊絲及工件坡口和坡口兩側(cè)內(nèi)外表面20mm范圍內(nèi)的油脂、污物、氧化膜和各種記號，清洗干凈后表面應有明顯的金屬光澤，然后用干凈的布擦干。預熱室溫較低時(低于15°C)，焊接前需將工件對接接頭兩側(cè)250至300mm區(qū)域預熱至15至20°C。點焊將待焊工件的對接接口間隙調(diào)整均勻，如圖1，兩個工件的鈍邊之間縫隙距離為I. 5至2_，從背面進行點焊；有必要時在工件接口兩端設引弧板和熄弧板及防變形措施。焊接
多層多道焊焊接順序如圖2所示。第一層打底焊(即圖中的A標注的焊接區(qū)域)在點焊固定合格工件的反面墊帶凹形槽的銅襯墊，插入背保護氣接管，設置氣體流量為15-20L/min ;設置焊接電流90-105A，電壓10-12V，氬氣流量8-10L/min ;施焊時焊接速度約80-90mm/min ;打底焊縫的熔透性、變形量、是否有裂紋氣孔等缺陷是影響整個Inconel 601鎳基合金對接焊縫質(zhì)量的關鍵因素。正面填充焊(圖中A區(qū)域上方的2、3層，即B、C、D三個區(qū)域)設置正面填充焊接電流110-130A，電壓12-15V，氬氣流量為10_12L/min ;施焊時焊接速度90-100mm/min。反面蓋面焊(圖中A區(qū)域下方的E區(qū)域):正面焊完約3層后即可進行反面清根，使用砂輪機將焊道坡口打磨出金屬光澤；Inc0nel 601鎳基合金液態(tài)流動性差，清根后反面焊接的電流較填充焊應略大10%，以利于脫渣并獲得良好的熔透；設置反面蓋面焊接電流120-135A,電壓12-15V，氬氣流量為10_12L/min ;施焊時焊接速度90-100mm/min。正面蓋面焊(圖中F、G兩個區(qū)域)設置正面填充蓋面焊接電流110-130A，電壓12-15V，氬氣流量為10-12L/min ;施焊時焊接速度90-100mm/min ;層間的焊接接頭應錯開15-20mm，蓋面焊接電流應略小，以利于焊縫表面平直，過渡均勻，無咬邊，焊縫余高O. 5mm
左右為宜。全部焊接順序按照附圖2中A、B、C、D、E、F、G的順序進行。焊接時使用紅外熱像儀測量焊縫及焊縫兩側(cè)約50mm范圍溫度，控制層間溫度< 1500C ;焊工施焊時應仔細觀察熔池，控制氬弧焊槍噴嘴與工件的距離以避免夾鎢，并適當?shù)臄[動焊絲，但要求擺動的寬度不能大于焊絲直徑的2倍，焊絲每次擺動極限結束時要稍稍停頓一下，以便使粘稠的焊縫金屬有時間填充咬邊；每焊完一層均需要使用不銹鋼絲刷將焊縫及焊縫兩側(cè)雜質(zhì)清理干凈。焊后檢驗
每焊完一層均需進行著色滲透或超聲波檢驗，處理合格后方可進行下一層的焊接；對接工件所有焊縫焊接完成后按JB/T 4730-2005進行100%全焊道X射線探傷檢驗，I級合 格。本發(fā)明所述的具體實施方式
僅為一種較佳案例，相關從事本技術領域的人員可以對本發(fā)明的內(nèi)容作優(yōu)化改進與潤飾，但這些改進與潤飾也應屬于本發(fā)明的權利保護范疇。
權利要求
1.一種鎳基合金的鎢極氬弧焊焊接方法，其特征在于包括 (一)焊材選取 選用符合要求的焊絲，焊絲中元素的成分重量百分比具體為c ( O. 2%、Mn ( O. 25%、Si ( O. 5%、Cu ( O. 1%、Al I. 5%-2. 4%、Ti O. 1%_0· 2%、Ni 彡 58%、Cr 21%_25%、Fe 余量；焊絲直徑為I. 2mm和2. 4mm兩種規(guī)格； 鶴電極直徑2. 4mm,電極端部磨尖,尖部直徑O. 4mm ； 保護氣體選用純度> 99. 99%的高純氬； (二)焊前準備 坡口制備機械加工對接坡口呈V形，V形夾角為70±5°，V形坡口底部與兩塊對接板材邊沿形成鈍邊； 焊件清理用不銹鋼絲刷清理焊絲及工件，并擦干； (H)焊接 采用多層多道焊接的方式，控制焊接層間溫度不超過150°C ； 焊接工藝參數(shù)如下打底焊電流90-105A，電壓10-12V，焊接速度80-90mm/min，氬氣流量為8-10L/min ;正面填充蓋面焊接電流110-130A，電壓12-15V，焊接速度90-100mm/min，氬氣流量為10-12L/min ;反面蓋面焊接電流120-135A，電壓12-15V，焊接速度90_100mm/min,!S氣流量為 10-12L/min ； 本發(fā)明中，施焊時要擺動焊絲，但擺動的幅度不能大于焊絲直徑的2倍； 在V形坡口上方正面焊完3層后進行反面清根，使用砂輪機打磨出金屬光澤，焊道坡口均勻平直； 本發(fā)明中，每焊完一層均需要使用不銹鋼絲刷將焊縫及焊縫兩側(cè)雜質(zhì)清理干凈； (四)焊后檢驗 每焊完一層需進行著色滲透或超聲波檢驗，處理合格后方可進行下一層的焊接； 所有焊縫焊接完成后進行100%全焊道X射線探傷檢驗。
2.根據(jù)權利要求I所述鎳基合金的鎢極氬弧焊焊接方法，其特征在于(二)焊前準備時，如果室溫低于15°C，需將工件對接接頭兩側(cè)250至300mm區(qū)域預熱至15至20°C。
3.根據(jù)權利要求I所述鎳基合金的鎢極氬弧焊焊接方法，其特征在于打底焊焊前需在點焊固定合格工件的反面墊帶凹形槽的襯墊，施焊時在凹形槽中通氬氣作為背保護氣體，氣體流量為15-20L/min。
4.根據(jù)權利要求I所述鎳基合金的鎢極氬弧焊焊接方法，其特征在于焊接采用氬弧焊機，所述的氬弧焊機帶水冷式氬弧焊槍。
5.根據(jù)權利要求I所述鎳基合金的鎢極氬弧焊焊接方法，其特征在于焊接采用直流正接法的方式進行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鎳基合金的鎢極氬弧焊焊接方法，包括(一)焊材選取；(二)焊前準備，坡口制備；(三)焊接，采用多層多道焊接的方式，控制焊接層間溫度不超過150℃；并設定了具體的焊接工藝參數(shù)；(四)焊后檢驗。本發(fā)明解決了Inconel601鎳基合金焊接易產(chǎn)生熱裂紋、熔透不佳、夾鎢等問題，并有效控制了焊縫中氣孔的生成，能保證形成力學性能好、抗腐蝕且美觀的焊接接頭，為Inconel601鎳基合金的手工鎢極氬弧焊焊接提供了良好的焊接工藝方法。
文檔編號B23K9/235GK102941397SQ20121037932
公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月9日 優(yōu)先權日2012年10月9日
發(fā)明者余正, 許文峰, 湯錦明, 胡志容, 王志敏 申請人:中冶南方(武漢)威仕工業(yè)爐有限公司