管道与容器焊接质量控制

   镍具有良好的力学，物理和化学性能。添加适宜的元素可提高它的抗氧化性、耐蚀性、高温强度和改善某些物理性能。





镍及镍基合金的焊接特点和要求



焊前清理
    焊件表面的清洁性是成功地焊接镍基耐蚀合金的一个重要要求。焊件表面的污染物质主要是表面氧化皮和引起脆化的元素。S、P、Pb、Sn、Zn、Bi、Sb和As等凡是能和Ni形成低熔点共晶的元素都是有害元素。这些有害元素增加镍基耐蚀合金的热裂纹倾向。在焊接预热或焊接前，必须完全清除这些杂质。
    1.车间污物、油脂可用蒸汽脱脂或用丙同及其他溶液去除。
    2.对不溶于脱脂剂的漆和其他杂物，可用氯甲烷、碱等清洗剂或特殊专用合成剂清洗。标记墨水一般用甲醇清洗。
    3.被压入焊件表面的杂质，可用磨削、喷丸或盐酸溶液(10%体积比)清洗并用清水洗净。
限制热输入
    采用高热输入方法焊接镍基耐蚀合金可能产生不利影响。在热影响区(HAZ)产生一定程度的退火和晶粒长大。高热输入可能产生过度的偏析、碳化物的沉淀或其他的有害的冶金现象。这就可能引起热裂纹或降低耐蚀性。

    在选择焊接方法和焊接工艺时还必须考虑母材的晶粒尺寸。由于粗大晶粒的晶界存在较多的碳化物和促进液化裂纹的金属间化合物，因而就增大了热裂纹倾向。
工艺特性

1) 液态焊缝金属流动性差
    焊缝金属流动性差，不易流到焊缝两边。因此为获得良好焊缝成形，有时采用摆动工艺。但这种摆动是小摆动,摆动距离不超过焊条或焊丝直径的三倍。接头的坡口角度更大。
2) 焊缝金属熔深浅
    这也是镍基耐蚀合金的固有特性。同样并不能通过增大焊接电流来增加熔深。如上所述，如果电流过大对焊接有害，引起裂纹和气孔。
3) 预热和焊后热处理
    镍基耐蚀合金一般不需要焊前预热。但当母材温度低于15°C时，应对接头两侧250-300mm宽的区域内加热到15-20°C，以免湿气冷凝。一般不推荐焊后热处理。
镍及镍合金管道具体施工

坡口加工
    1) 坡口加工宜采用机械方法，若采用等离子切割，应清理其加工表面;
    2) 坡口加工应选用大角度小钝边的形式且应符合设计和作业指导书的要求;
    3) 坡口加工后应进行外观检查，坡口表面不得有裂纹、分层等缺陷;
    4) 若设计要求对坡口表面进行无损检测时，应按设计规定执行，若无设计规定时，铸造管、用于毒性程度为极度危害介质的管子与管件及用于设计压力等于或大于10MPa的管子或管件时，应对坡口进行渗透检测，如有缺陷应及时清除。
坡口清理及组对
    组对前应打磨坡口及两侧各20mm范围内油污、铁锈等，直至露出金属光泽，且焊前相应打磨范围的表面应用有机溶剂清洗;待溶剂挥发后在坡口两侧100mm范围内还应涂上防飞溅涂料。
焊接要点
    1) 施焊中采用小电流、小摆动、小线能量的焊接方法;
    2) 采用氩弧焊焊接时，管子内部应进行充氩保护，氩气纯度不低于99.99%，打底时，熔池前沿保持直径为2mm-3mm的小孔，焊丝以滴状过渡至熔池;
    3) 手工电弧焊填充及盖面时，在坡口两侧各不小于100mm范围内的母材上涂以白垩粉，以防焊接飞溅损伤母材;
    4) 层间及表面用角向磨光机或不锈钢钢丝刷进行彻底清理，打磨和切割必须使用白刚玉砂轮片，且不得与碳素钢混用;
    5) 管材及配件用胶皮或石棉布垫放，且不得与碳钢混放;
    6) 现场安装时若存在交叉作业，应对管道对可能的污染部位覆盖石棉布;
  7) 对于壁厚较大时，填平焊接宜选用对称焊接，防止焊接变形;
   8) 承插焊必须两遍成型;
    9) 焊接完成后，及时清理焊缝表面，进行焊缝外观检查，达到质量标准后，在离焊缝20mm-50mm用没有含锌、硫等元素的涂料写上焊工代号。
镍基耐蚀合金的焊条电弧焊
焊条分类:
    镍基耐蚀合金的焊条分为五类,既工业纯镍、Ni-Cu、 Ni-Cr-Fe、Ni-Mo、Ni-Cr-Mo。
（焊条使用分类详情见表1）

焊接工艺
    1) 由于镍基耐蚀合金的熔深更浅及液态焊缝金属流动性差，在焊接过程中必须严格控制焊接参数的变化。镍基耐蚀合金焊条一般采用直流，焊条接正极。
    2) 每一种类型和规格的焊条都具一个最佳电流范围。对于具体接头焊接电流的设置应该考虑母材厚度、焊接位置、接头形式和装卡刚性等因素。
    3) 液态镍基耐蚀合金的流动性较差，为了防止产生未熔合、气孔等缺欠，一般要求在焊接过程中要适当的摆动焊条。
    4) 断弧时要稍微降低电弧高度并增大焊速以减小熔池尺寸。这样做可以减小火口裂纹。焊接接头再引弧时应采用反向引弧技术，以利于调整接头处焊缝平滑并且能有利于抑制气孔的发生。
镍基耐蚀合金的钨极气体保护电弧焊
    钨极气体保护电弧焊已广泛用于镍基耐蚀合金的焊接，特别适用于薄板、小截面、接头不能进行封底焊以及焊后不允许有残留熔渣的结构件。
    钨极气体保护电弧焊不仅可用于焊接固溶强化镍基合金，而且也可用于焊接沉淀硬化镍基合金。钨极气体保护电弧焊是焊接沉淀硬化镍基合金的最常用的方法。
焊丝
    镍基合金焊丝不仅用于钨极气体保护电弧焊，还用于熔化极气体保护电弧焊、等离子弧焊和埋弧焊。
    为了控制气孔和热裂纹，在焊丝中常常添加Ti、Mn和Nb等合金元素。
（焊丝使用分类详情见表1）
焊接工艺
    1) 对于手工焊和自动焊都采用直流正接，电极接负极。焊机通常装有高频引弧及电流衰减装置。
    2) 由于焊丝需添加改善抗裂性和控制气孔的元素，焊缝至少应含有50%填充金属，这些元素才能起着有效的作用。焊接过程熔池应保持平静，避免电弧搅动熔池。
    3) 在焊接过程中焊丝加热端必须处于保护气体中，以避免热的末端氧化和由此造成的焊缝金属的污染。焊丝应在熔池的前端进入熔池，以避免接触钨极。

镍及镍基合金因其良好的机械、物理和化学性能，广泛应用于各种工业领域。镍基耐蚀合金焊接过程中的质量控制非常重要，这关系到焊接结构的性能和寿命。以下是一些关于镍及镍基合金管道与容器焊接质量控制的关键要点。

1. 焊前清理：保证焊件表面清洁，去除污染物，特别是引起脆化的元素（如S、P、Pb、Sn、Zn、Bi、Sb和As等），可以采用蒸汽脱脂、丙同清洗、氯甲烷或碱清洗等方法。

2. 限制热输入：控制热输入，避免在热影响区产生过度的退火、晶粒长大、偏析和碳化物沉淀等不利现象，以减少热裂纹和降低耐蚀性。

3. 坡口加工：应采用机械加工方式，坡口应无裂纹、分层等缺陷。若需要进行无损检测则按规定执行。

4. 清理和组对：焊接前应彻底清理坡口及其周围区域的油污、铁锈，露出金属光泽，并用有机溶剂清洗干净。

5. 焊接要点：使用小电流、小摆动和小线能量的焊接方法，采用氩弧焊时内部应充氩保护，电弧焊时对接缝及母材表面进行适当保护。

6. 镍基耐蚀合金焊条电弧焊：选用合适的焊条类型和规格，并控制最佳电流范围；焊接过程中，适当摆动焊条以防止未熔合和气孔。

7. 钨极气体保护电弧焊（TIG）：广泛用于镍基耐蚀合金焊接，特别适用于要求高的焊接场合。需要控制钨极的质量并确保焊丝进入熔池前端，以防止污染。

8. 焊接完成后的处理：清理焊缝表面，进行外观检查，并且在焊缝附近标注焊工代号。

9. 镍基合金焊丝：针对镍基合金的特性选择适当的焊丝，并控制焊接过程中的熔池行为。

在整个焊接过程中，还应该采取相应的检验和检测措施，包括但不限于视觉检查、渗透检测、磁粉检测、超声波检测等来保证焊接质量。通过上述质量控制措施，可以**提高镍及镍基合金焊接结构的可靠性和耐久性。
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