蒙乃尔合金焊接工艺研究.pdf

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1、第38卷第1期化工机械115蒙乃尔合金焊接工艺研究王春林+(兰州石化职业技术学院)摘要对丁二酰亚胺添加刑吸收塔内加热器蒙乃尔合金(NiCu28．2．5-1．5)的焊接工艺进行了探索。关键词蒙乃尔舍金焊接工艺中圈分类号TQ050．4+3文献标识码B文章编号0254-6094(2011)01-0115-03随着石油化工生产向大型化、自动化的发展，生产装置的工艺条件越来越苛刻，工作温度和压力越来越高，同时随着液料中氯化物和硫化物含馈增多，所形成的腐蚀加剧，对石油化工设备制造材料的要求也越来越高。近年来，高温耐腐蚀合金在化工设

2、备中广泛应用，在应对严酷的工艺条件及介质腐蚀性对设备造成损害的同时，也给高温耐腐蚀性合金的焊接带来了新的课题。蒙乃尔合金就是其中的一类，蒙乃尔合金具有优良的耐腐蚀性能和高温强度，尤其是在中高温的强酸、强碱介质中有很好的耐腐蚀性能，是用量最大、用途最广、综合性能最佳的镍铜合金。1蒙乃尔合金焊接性分析蒙乃尔合金的抗拉强度为450MPa，延伸率为25％一40％，其化学成分见表l⋯。表l蒙乃尔合金的化学成分％CuCFeMnSiSPNi27．290．022—3I．2一1．80．10．20．005余量蒙乃尔合金焊接施工中主要存在的

3、问题有：a．由于该合金焊接时在高温度区间形成互溶合金而凝固，使金属流动性降低，导热性差，造成过热区高温度停留时间过长，焊缝接头的塑性严重下降。b．蒙乃尔合金焊接时极易吸收气体(主要是H：、CO等)，焊接完成后如果气体不能及时散去，会形成分散气孔，造成蜂窝式的缺陷，甚至贯串整个焊缝【21。c．由于焊缝中合金元素含量高，熔池流动性差，易造成焊缝表面成形不良，根部焊道背面成形恶化及盖面焊道表面粗糙，极大的影响焊接质量。2焊接工艺2．1焊接材料的处理和条件的选择蒙乃尔合金焊接时。为了获得强度、塑性和耐蚀性的良好配合，一般该合金

4、需要预先进行固熔热处理，一般固熔(退火)温度选在871—9820C，消除应力的热处理可选在538—560。C温区内进行。为了耐应力腐蚀，也可选在538—649℃进行。针对焊接工艺不当，易产生气孔和热裂纹的问题，采用电弧焊时，焊条要严格烘干。并注意加强熔渣反应中的去氢作用。焊条熔渣的物理性能直接影响焊缝表面气孔的形状和数量。合理的焊接工艺参数对消除蒙乃尔合金焊接气孔是十分有效的。如用较低的电弧电压、稍快的焊接速度、对大型工件进行预热都有利于焊缝中气体的排除。焊接方法上可采用氩弧焊、焊条电弧焊和埋弧自动焊等旧’。针对产生气

5、孔、夹渣和焊缝表面成形不良，要求焊接件坡口清洁。不允许坡口及其周围表面上存在油脂、油漆和锈蚀物等。因此在施焊前应制定严格的清洗工艺。2．2焊条的选择一由于合金含量较高，蒙乃尔合金在液态下极·王春林．男．1954年2月生．副教授。甘肃省兰州市．730060。116化工机械201I焦易吸收大量的气体，导致焊接时出现密集气孔。另外易被硫、铅等杂质脆化形成热裂纹，所以合理选择焊条就显得格外重要。一般熔敷金属的化学成分不一定要与母材相同，往往要在焊材中加入铝、钛、锰等脱氧元素。焊条涂料应该具有脱氧和脱氢能力来满足蒙乃尔合金的可焊

6、性要求及避免气孔和裂纹的产生，钨极氩弧焊焊丝选用HNiC-uAITi：，其化学成分见表2。电弧焊焊条选用镍207，其化学成分及力学性能分别见表3、4。表2HNiCuAlTi焊丝的化学成分％表3镍207焊条熔敷金属成分％抗拉强度／MPa延伸率／％断面收缩率／％梅氏冲击／J·em。490．5≥30≥58≥18镍207焊条工艺性能良好，起弧容易，燃烧稳定。熔渣的熔点及粘度较合适，脱渣容易，无裂纹、气孔等缺陷，焊缝的耐腐蚀性能良好"1，能够满足该合金的焊接性能要求。3焊接工艺及实践3．1坡口形式蒙乃尔合金加热器卜的焊接接头形式

7、，主要是以平板对接、管子对接和管子与管板对接为主，其坡口大多采用机械方法加工，也可用电弧气刨、等离子切割或电弧切割等方法。无论采用哪种方法。其加工后的边缘应该均匀、光滑无毛刺，坡口处不得有夹渣、铁锈等有害杂质。若有裂纹和夹渣等缺陷出现，需打磨并经仔细检查合格后方可施焊。由于焊接时液态金属流动性差，熔池铁水发粘，熔深浅，焊接过程中易造成夹渣，未熔合，成形不良等缺陷，所以在加工坡口时要适当加大坡口的角度以减小坡口根部钝边等措施来避免产生各种焊接缺陷，各种接头的坡口形式及组对尺寸要求如图l一4所示。“。700。800图1板厚

8、3—4mm单面对接坡口图2板厚16—20mmU形单面对接坡口70。图3一J、口径管对接坡口；-_I多闷㈤竺I西25×2．5土一f：j0。图4管板焊接坡口尺寸焊接坡口组对好施焊前，应将坡口及两侧50mm范围内用丙酮或酒精清洗，除尽油、水等污物，以保证无异物进入焊缝金属。经清洗后的焊件不宜久放应立即施焊。3．2焊材的清理与烘干采用钨极