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摘要：鎳-銅合金B(yǎng)165 UNS N04400是少有的幾種可以耐氟,、氫氟酸、氟化氫或它們的衍生物的金屬,。它在燒堿中也很耐蝕,，在海水環(huán)境中有和銅基合金相似的耐空泡腐蝕性能，在硫酸,、鹽酸等環(huán)境中,，尤其是沒有空氣中的情況下，效果更好具有優(yōu)異的耐腐蝕性和強(qiáng)的抗氧化性,，在各種化學(xué)裝置中有廣泛的應(yīng),，但鎳-銅合金的焊接性能較差，易出現(xiàn)熱裂紋,、氣孔,，未熔合等缺陷。本文對(duì)鎳-銅合金的材料性能,、焊接工藝,、缺陷及焊接過程中控制和管理做了詳細(xì)的總結(jié)。關(guān)鍵詞：鎳-銅合金焊接,；熱裂紋,；氣孔；未熔合,；工藝鎳-銅合金B(yǎng)165 UNS N04400是化學(xué),、石油化工、有色金屬冶煉,、航天及核工業(yè)等領(lǐng)域中各種苛刻耐腐蝕環(huán)境中比較理想的金屬材料,。該材質(zhì)是神華寧煤硫回收裝置的焊接中我公司首次遇到。該材質(zhì)的管子及管件全部由國(guó)外供貨,，其管內(nèi)介質(zhì)為氧氣,，焊接要求極其嚴(yán)格,。鎳-銅合金B(yǎng)165 UNS N04400是一種單相固溶體Ni-Cu合金，是在鎳元素的基礎(chǔ)上加入銅元素,，它在很多介質(zhì)環(huán)境下有良好的耐蝕性能,，從輕微的氧化性介質(zhì)環(huán)境到中性環(huán)境，到適宜的還原性環(huán)境,，都有良好的耐蝕性能,，雖然對(duì)氯離子應(yīng)力腐蝕開裂具有很好的抵抗力，但是在有汞或潮濕暴露的氟化氫氣體的環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂,，此時(shí)要注意對(duì)材料進(jìn)行消應(yīng)力熱處理,。其化學(xué)成分及機(jī)械性能見表1及表2和低碳鋼，不銹鋼相比,，鎳-銅合金B(yǎng)165 UNS N04400的焊接有奧氏體不銹鋼焊接發(fā)生的類似問題，如焊接熱裂紋,，焊縫氣孔等,。在鎳及鎳基金屬當(dāng)中，特別是鎳-銅合金B(yǎng)165 UNS N04400和純鎳一樣,，在焊接過程中易出現(xiàn)未焊透現(xiàn)象,。鎳-銅合金B(yǎng)165 UNS N04400鎳和鐵的二元共晶物中有較多的低熔點(diǎn)金屬共晶物和非金屬共晶物。特別是硫,、磷共晶熔點(diǎn)比鎳鐵低的多（Ni-S為645℃,、Ni-P為880℃），在焊縫結(jié)晶時(shí)低熔點(diǎn)的共晶物的液態(tài)薄膜殘留在晶界區(qū),，同時(shí)鎳-銅合金B(yǎng)165 UNS N04400的線膨脹系數(shù)大,，焊接時(shí)易出現(xiàn)較大的應(yīng)力，焊縫結(jié)晶時(shí)低熔點(diǎn)共晶物的液態(tài)薄膜在收縮應(yīng)力的作用下容易發(fā)生開裂形成熱裂紋,。鎳-銅合金B(yǎng)165 UNS N04400的固液相溫度間距小,，流動(dòng)性偏低，在焊接快速冷卻凝固結(jié)晶過程中,，氣體來不及逸出易在焊縫中產(chǎn)生氣孔,。和低碳鋼，低合金鋼相比,，氧化性氣體對(duì)焊縫的形成氣孔的幾率較大,，但還原性較大時(shí)對(duì)氫氣孔也有一定的敏感性。特別是在橫焊和仰焊位置,，氣體更不容易從焊縫中逸出,，因此固定口的焊接中出現(xiàn)的幾率更大。鎳-銅合金B(yǎng)165 UNS N04400對(duì)清潔度的要求很高,，如果在焊接過程中坡口和焊絲中的油污,、鐵銹,、油漆等沒有清理干凈，不僅會(huì)產(chǎn)生焊接熱裂紋,，也會(huì)出現(xiàn)大量的氣孔,。氣體純度不夠或流量不合適也是產(chǎn)生氣孔的主要原因。由于鎳-銅合金B(yǎng)165 UNS N04400 熔池的流動(dòng)性差,，在焊接過程熔滴不能及時(shí)過渡到所需要的位置,。特備是在氬弧焊打底收弧時(shí)，根部出現(xiàn)一個(gè)很深的弧坑影響透視,，此時(shí)一定要適當(dāng)較小背面氬氣的流量,，同時(shí)適當(dāng)增加焊接點(diǎn)電流，以便熔滴順利過渡到所需要的位置,，但電流不能過大,，電流過大可能使焊縫出現(xiàn)熱裂紋。鎳-銅合金的一般可采用手工鎢極氬弧焊,、手工焊條電弧焊,、熔化極惰性氣體保護(hù)焊等手法，也可采用埋弧自動(dòng)焊的焊接方法,。但為確保此次管道的焊接質(zhì)量,，我們采用全手工鎢極氬弧焊的焊接方法。由于鎳-銅合金B(yǎng)165 UNS N04400的焊接金屬流動(dòng)性能較差,，操作時(shí)要求焊工手法熟練,，弧長(zhǎng)盡可能短，將熔滴及時(shí)準(zhǔn)確的送到所需要的位置上,，焊接時(shí)要控制線能量,，避免焊縫區(qū)過熱，不要通過加大線能量來增加焊縫的焊透,。焊接材料的選用應(yīng)根據(jù)焊接的化學(xué)成份,、力學(xué)性能、使用條件和施焊條件綜合考慮,。同種材料焊接易選用和母材合金系相同的焊接材料,若沒有耐腐蝕性能要求也可選用與母材合金系不同的焊接材料,但要保證焊接接頭具備設(shè)計(jì)要求的性能,。與奧氏體不銹鋼（316L）的焊接應(yīng)根據(jù)焊縫強(qiáng)度、耐腐蝕性,、線膨脹系數(shù),、高溫性能、焊接裂紋和氣孔的敏感性來考慮,。同種鎳-銅合金B(yǎng)165 UNS N04400 的焊接,，焊絲選用ERNiCu-7；鎳-銅合金B(yǎng)165 UNS N04400和TP316L的焊接,，焊絲也選用ERNiCu-7 焊絲的化學(xué)成份及熔敷金屬的機(jī)械性能見表3和表4,，需用選用氬氣作為焊槍及管內(nèi)的保護(hù)氣體,，為避免氣體對(duì)焊縫性能的不利影響，應(yīng)確保氬氣不低于99.99﹪,。熔化焊時(shí),，由于鎳-銅合金有低熔透性的特點(diǎn)，且焊接過程中又不能通過加大焊接線能量來增加焊縫的焊透性,，所以要選用大坡口角度和小鈍邊的接頭形式,，如圖1坡口角度α=80±5°、鈍邊p=0.5～1.5mm,、組對(duì)間隙с=1.8～2.1mm,；清潔成功是焊接鎳銅合金的主要條件之一，鉛,、硫,、磷和某些低熔點(diǎn)的元素能增加焊接的熱裂紋傾向及焊接氣孔的產(chǎn)生。因此焊件組對(duì)前,，應(yīng)對(duì)坡口兩側(cè)各50 mm范圍內(nèi)進(jìn)行清理,。油污可用蒸汽脫脂，對(duì)不溶于脫脂劑的漆和其他雜物,，可用氯甲烷、堿等清洗劑清洗,，標(biāo)記墨水可用甲醇清除,，被壓入焊件表面的雜物可用磨削、噴丸或10％鹽酸溶液清洗,。并用水沖凈,，干燥后方能焊接。在清理過程中,，可運(yùn)用不銹鋼刷,，以避免鐵污染。不僅如此,，在焊接前還應(yīng)當(dāng)把所用的焊絲用沙紙打磨,，使其露出金屬光澤。電弧特性:手工鎢極氬弧焊-直流正接,；鎢極材料：鈰鎢極,；鎢極直徑：Φ2.5mm；噴嘴直徑：Φ14mm,；層間溫度≤100,。C，根據(jù)焊接工藝指導(dǎo)書及焊接工藝評(píng)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果,，制訂實(shí)際焊接工藝參數(shù)如表54.4.1施工現(xiàn)場(chǎng)GTAW≥2m/s,、溫度低于0℃,、雨雪天及相對(duì)濕度大于90%，沒有防風(fēng)措施禁止施焊,。4.4.2對(duì)于小直徑的管子,，焊接中宜采取在焊縫兩側(cè)加裝冷卻銅塊或用濕布擦拭焊縫兩側(cè)等措施，減少焊縫的高溫停留時(shí)間,，增加焊縫的冷卻速度,。4.4.3 點(diǎn)位焊和打底焊采用的手工烏極氬弧焊必須管內(nèi)充氬保護(hù)，氬氣純度必須≥99.99﹪,。(1)定位焊點(diǎn)數(shù)不能小于三點(diǎn),每處長(zhǎng)度約10mm,。(2) 為避免應(yīng)力集中，定位焊時(shí)要采用對(duì)稱點(diǎn)焊,，盡量減少固定焊口且要避免強(qiáng)制組對(duì),。(3)定位焊縫必須焊透，如果定位焊縫上出現(xiàn)裂紋,、氣孔等缺陷,，必須將此段打磨掉，重新焊接此段定位焊縫,，不允許用重熔的方法修補(bǔ),。(1) 送絲 焊絲在氬弧保護(hù)區(qū)內(nèi)往復(fù)繼續(xù)的送進(jìn)熔池。因?yàn)殒?銅合金的熔滴流動(dòng)性差,，送絲必須速度稍快,，動(dòng)作敏捷，準(zhǔn)確的把熔滴送到所需要的位置,。在整個(gè)施焊過程中,，焊絲受熱的端部不能離開熔池氬氣保護(hù)區(qū)內(nèi)，以免氧化,，影響焊接質(zhì)量,。(2) 收弧 必須用焊槍對(duì)熔池進(jìn)行延時(shí)氣體保護(hù)約20秒。(2)做好層間溫度的控制,，每層焊完后，可采用測(cè)溫筆測(cè)量焊道溫度,，待層間溫度小于100℃時(shí),，進(jìn)行下一層的焊接。在沒有后測(cè)溫的情況下,，可以用手測(cè)溫,，以焊道不燙手為止。(3)在用氬弧焊第一遍填充時(shí)，必須管內(nèi)繼續(xù)充氬保護(hù),，充氬遍數(shù)不小于2遍,。(4)施焊操作過程中，盡量采用小的線能量,、短弧焊,、低的層間溫度、多層多道焊的操作方法,。(5)焊件表面嚴(yán)禁有電弧擦傷,，且不得在焊件表面引弧和熄弧，焊接熄弧時(shí)應(yīng)填滿弧坑,，并應(yīng)磨去弧坑缺陷,。4.4.7焊后檢查 焊接完畢后，應(yīng)及時(shí)將焊縫表面的熔渣及表面飛濺物清理干凈,。焊縫要成行良好,，焊縫余高控制在0.6-2.0mm之間。外觀檢查合格后,，對(duì)焊口進(jìn)行100％RT檢測(cè),。鎳-銅合金的焊接必須嚴(yán)格控制焊接過程，為滿足焊接要求,，提高焊接質(zhì)量,，特制訂以下控制措施：（1） 焊工在施焊前，要進(jìn)行專門的培訓(xùn)和考試,，考試合格且進(jìn)行技術(shù)交底后,，方能進(jìn)行施焊。（2） 每個(gè)焊口組對(duì)后,要經(jīng)檢查員和監(jiān)理確認(rèn)后方可進(jìn)行焊接,。（3） 焊接過程中焊工要作好焊接施工記錄，層間溫度要控制在100,。C以內(nèi),。（4） 焊接完成后，焊工要及時(shí)清除熔渣,、飛濺,、弧坑裂紋及防飛濺涂料，并對(duì)焊縫外觀質(zhì)量進(jìn)行自檢,，質(zhì)檢人員根據(jù)自檢記錄進(jìn)行檢查,，檢查合格后應(yīng)在單線圖上進(jìn)行焊口標(biāo)識(shí)。（4） 焊縫無損檢測(cè)后如不合格,，由檢測(cè)部門發(fā)出“焊縫返工通知單”并指出準(zhǔn)確的缺陷位置,，由焊接聯(lián)絡(luò)員通知焊工進(jìn)行返工，并按規(guī)范要求做好返工記錄,。（4） 對(duì)經(jīng)過一次返工仍不合格的焊縫,，再進(jìn)行返工時(shí),，由質(zhì)保工程師組織專業(yè)人員討論、分析原因,，選派合格焊工施焊,，并做好返工記錄。（4） 同一部位的焊縫返修次數(shù)不應(yīng)超過兩次,。若超次返修應(yīng)分析原因,、制定措施，并應(yīng)得到焊接工程師的許可,，方可進(jìn)行返修,。通過以上分析可知：鎳-銅合金B(yǎng)165 UNS N04400焊接性較差，必須嚴(yán)格執(zhí)行工藝措施,，才能保證獲得最佳性能的接頭,，在焊接中尤其須注意以下幾個(gè)方面。焊接環(huán)境的影響,。我們的焊接施工多是在惡劣的環(huán)境條件下,，不合理的焊接位置，風(fēng),、雨,、雪，灰塵等都會(huì)對(duì)焊接質(zhì)量造成不利影響,。因此施工管理一定要做到周到細(xì)致,。焊前必須把坡口清理清理干凈。鎳-銅合金B(yǎng)165 UNS N04400的焊接對(duì)管道清潔度較高,，不能保證清潔度,，就不能保證焊接質(zhì)量。焊接過程中必須嚴(yán)格控制焊接線能量和層間溫度,。焊接時(shí)易采用小電流,、低電壓、快焊速,、多層多道焊的焊接方法,。管道的焊接必須使有經(jīng)驗(yàn)的焊工擔(dān)任。由于鎳-銅合金B(yǎng)165 UNS N04400可焊性較差,，焊工不宜掌握,，本工程有求焊口100﹪RT檢測(cè)，要求焊工嚴(yán)格工藝要求,，焊接工程師,，焊接檢查員隨時(shí)檢查指導(dǎo)焊接工作。
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