分析镍合金管材焊接工艺的应用与质量控制.pdf

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1、第20卷第4期江汉石油科技Vol_2ONo．42010年12月JIANGHANPETROLEUMSCIENCEANDTECHNOLOGYDeC．2010镍合金管材焊接工艺的应用与质量控制许峰(江汉石油管理局油田建设工程公司)摘要INCOLOY825合金为奥氏体镍铁铬合金，具有稳定的面心立方结构，是一种通用的工程合金，在氧化和还原环境下都具有抗酸和碱金属腐蚀性能，高镍成份使合金具有有效的抗应力腐蚀开裂性。广泛应用于使用温度~<550oC的各种腐蚀各种腐蚀介质环境，INCOLOY825合金的可焊性较好，适用于多种焊接方法，如

2、手工钨极氩弧焊、手工电弧焊、熔化极氩弧焊等。但在施工中必须采取特殊措施保证施工过程不受外界环境的污染。通过对镍合金管材焊接工艺及材料特性的分析结合现场实际施工情况并采取了特殊的措施与保护，将焊接工艺成功应用到施工实际中，焊接质量得到了有效控制。关键词镍合金焊接工艺应用质量控制镍及镍基合金具有独特的物理化学和耐蚀性程的施工实践，对INCOLOY825合金管材的焊接施能，同时又具有良好的高温、低温力学性能。近年来工及质量控制进行总结、分析。在石油管道中的应用日渐增多。普光气田的开发为国内首次开发高酸性气田，采出天然气Hs含量

3、达1INCOLOY825合金的工艺性分析到13％～18％，CO2含量达到8％～10％。在整个地1．1化学成分及力学性能(表1、表2)面集输工程施工中，以采气树至加热炉输气管道工1．2工艺性分析作压力最高、介质腐蚀性最强(设计压力30MPa，设INCOLOY825合金为奥氏体镍铁铬合金，具有计温度80℃，输送介质为高酸性湿Hs天然气)。稳定的面心立方结构，是一种通用的工程合金，在氧因此，在这段管道中选用了INCOLOY825合金管材(管材规格为114x17．5／14．2)。下面通过在该工表1化学成分化和还原环境下都具有抗酸

4、和碱金属腐蚀性能，高1．2．1焊缝气孔镍成份使合金具有有效的抗应力腐蚀开裂性。广泛0、H、CO：在液态镍基合金中溶解度较大(例应用于使用温度~<550。【=的各种腐蚀介质环境，如海如0：在1720~C时溶解度为1．18％)，但在冷却时溶水冷却热交换器、硫酸酸洗工厂用的加热管、容器解度急剧减小(0在1470~C时溶解度为0．06％)。等、酸性气体环境管道、石油精炼中的空气热交换器在焊缝冷却过程中，熔池中的游离气体在流动性较等各种领域。国内相近合金牌号为NS142。差的液态金属中来不及逸出，残留在焊缝中形成气该合金为单相奥氏

5、体合金，导热性较差，线膨胀孔和氢瘤。因此在焊接过程中，要对焊接区域进行系数较大，熔池流动性差。在焊接时易出现与奥氏体不锈钢类似缺陷，如气孔、焊接热裂纹、未熔合、焊作者简介许峰，男，大学本科，高级工程师，1996年接变形大、咬边等缺陷。毕业于华东石油大学，从事施工技术管理工作。·48·江汉石油科技第2O卷表2力学性能2焊接工艺的应用INCOLOY825合金的可焊性较好，适用于多种焊接方法，如手工钨极氩弧焊、手工电弧焊、熔化极氩弧焊等。该工程所采用的INCOLOY825合金管材有效地保护，防止不良气体进入到熔池；保持适当的规

6、格有114x17．4，l14×14．2，~32x6．5，根据业焊接参数(焊接电流、电压、焊接速度)，保证焊接熔主提供的焊接工艺评定，采用焊接方法为手工钨极池一定的冷却时间，利于焊缝中气体的逸出；焊接前氩弧焊+手工电弧焊，坡口(图1)、焊接材料及工艺须对焊件清理，防止油污、水份及氧化层等存留在焊参数如表3。接区域，焊材须按要求进行烘烤，杜绝焊接污染物的进入；选用添加、Ti等脱氧元素的焊材，使熔池进0010行脱氧，通过熔池的脱氧反应可以使熔池造成一定的翻腾度，有利于熔池中气体的逸出。1．2．2杂质污染与晶界开裂镍在高温和低温

7、下具有良好的塑性和加工性能。其化学活性较低，在氧化初期形成的氧化膜能够有效防止进一步氧化和腐蚀，在高温时具有良好的耐蚀性。其焊接性良好。但镍极易被铅、硫等杂a质污染，形成低熔共晶物，积聚在晶界边缘，沿晶界开裂。在焊接、施工此类材料时，应注意防止外界各圈1坡口形式种污染。(1)焊接热裂纹及晶问腐蚀。产生焊接热裂纹2．1焊接中的特殊措施及保护的主要原因是硫、铅、磷等低熔点杂质混入熔池，与根据以上对镍基合金工艺性分析，镍基合金获铁形成低熔共晶物(强度低，塑性差，脆性大)；镍基得成功焊接的最重要的因素之一就是清洁，即施工合金导热

8、性差、熔池流动性差、表面张力大，导致低环境及管材的清洁。通常镍基合金的制造加工需要熔共晶物在晶界析出，形成低熔共晶物薄膜；在焊接专门的制造场地，在野外工程施工中，难以达到专用过程中焊接电流较大，焊接速度慢，焊接线能量大，制作场地的条件。但在施工中必须采取特殊措施保使焊接接头过热，导致焊缝金属晶粒粗大，低熔共晶证施工过