进口Ni200纯镍管道的焊接及质量控制.pdf

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1、质量管理进口Ni200纯镍管道的焊接及质量控制裴德年燕达（海门）重型装备制造有限公司海门201417摘要：本文通过对进口Ni200纯镍管道材料物理化学性质的二、Ni200纯镍材料的焊接性分析总结，分析了纯镍材料的焊接性及其常见缺陷，并在此基础上提由上述镍的化学成分和物理性能分析可知，纯镍的熔点高于出了相应的质量控制方案，保证了项目的顺利实施并为同类型项不锈钢，但低于低碳钢，因此，镍可以通过熔化焊焊接技术进行目提供了的有益参考。焊接。关键词：纯镍；焊接性；焊接工艺1.镍与氢、氧、氮等气体元素的作用。工业纯镍是一种重要的稀有金属，它不但作为合金元素在大常温下，纯镍的性质是比较稳定的，但随着温度的升

2、高，其吸部分合金中起到必不可少的作用，同时自身作为一种重要的工程收氢、氧、氮的能力明显上升。纯镍在500℃的高温空气中开始轻结构材料，在化工、医药，核能、船舶等领域具有广泛应用。特别微氧化，当温度达到750℃时，则剧烈氧化。氧、氢等气体元素在是纯镍（Ni≥99%）材料，由于其优良的抗碱腐蚀特性，在烧碱项目液态镍中的溶解度较大，特别是在电弧焊气氛下，熔化金属过热中一直是必不可少的关键材料。度大，在熔池表面上通过局部活性部分和熔滴吸收气体，电弧气我公司承接的美国某烧碱项目中有大约1500寸的Ni200纯氛中有受激的分子、原子和离子，这增加了气体的活性，使其在金镍管道需要焊接，管径从0.75寸到6寸

3、，厚度从2.11mm到属中的溶解度增加，所以电弧焊时熔化金属吸收的气体量常常要3.4mm。该项目材质为ASTMB161UNSN02200，焊接按照美国AS⁃超过它的平衡含量（溶解度）。但气体的溶解度随着温度的下降MEIX进行。我国为贫镍国家，纯镍管道的采购非常困难，因此该而显著降低，例如，氧在1720℃时的溶解度为1.18%，但在1470℃项目的所有纯镍管道全部从德国进口。由于镍管的价格非常昂时溶解度急剧降低至0.06%。氢在液固相转变时溶解度可快速贵、加上又是进口材料，没有施工余量，因此，该批镍管的焊接必下降三分之二。由于纯镍焊接时，熔池金属黏度比较大，流动性须保证100%一次合格。差，加上

4、镍的导热系数大，液固相转变温度区间小，熔池结晶凝固一、Ni200纯镍管道的化学成分和物理性能速度快，高温下溶解于液态镍中的氢来不及逸出，容易残留在熔镍是略带黄色的银白色展性金属，原子序数28。纯镍为单相池中形成氢气孔。另外，熔化与熔池的氧在析出过程还会与镍发奥氏体组织，晶体结构为面心立方晶格，液态凝固过程中不发生生反应生产氧化镍NiO，它与氧化膜中的氧化镍一起又能被氢还相变。Ni200纯镍的化学成分见表一：原而生成水蒸气H20，在凝固过程来不及逸出而造成水蒸气气孔。表一Ni200纯镍的化学成分氮本身既不溶解于镍，也不与镍发生反应，因此，理论上可以用氮气作为保护来焊接镍。但氮在氧化性电弧气氛中形

5、成NO等氮化物，是造成焊缝硬度上升，塑形下降的主要因素。Ni200纯镍的密度约为8.9g/cm3,莫氏硬度5.0-6.0，屈服强度2.硫、磷等杂质元素对纯镍焊缝的影响105MPa。纯镍和低碳钢、奥氏体不锈钢的主要物理性能对比见硫、磷等杂质元素在高温时极易与镍生成低熔共晶体，比如表二：硫化镍的熔点为645℃，磷化镍的熔点为880℃，而纯镍的熔点为表二Ni200纯镍与低碳钢、不锈钢的物理性能1455℃，因此当纯镍熔池凝固时，这些低熔点共晶体还处于也液态，以液态膜的形式残留于晶界区，在焊缝冷却过程中产生的收缩应力作用下，容易开裂形成热裂纹。因此，必须控制母材和填充金属中杂质元素如硫、磷的含量，一般标

6、准规定含硫量不得超从上表可以看出，纯镍的密度比低碳钢和不锈钢大，但屈服过0.01%。强度比较低，热导率远大于低碳钢和不锈钢。因此，纯镍和低碳3.坡口制备及工艺参数对纯镍焊接的影响钢及不锈钢相比，材质比较发软，液态下黏度比较大，流动性差，纯镍材料由于热导率高，焊接状态下熔池液态金属黏度大，凝固速度快。流动性和润湿性差，因此具有低熔透性的特点，不宜采用增加线值得注意的是，常温下镍表面会生成一层致密的氧化膜，其能量来增加熔透性。一般采用增加坡口角度，减小钝边厚度，并主要成分是氧化镍（NiO），它的熔点高达1984℃，超过纯镍的熔点通过适当的摆动等运丝手法，来改善液态金属的流动性，达到增近500℃，且

7、不溶于碱，镍基管材的耐碱性腐蚀即是源于这层氧化加熔透性的效果。一般薄壁管道采用V形坡口，坡口角度要达到膜的保护。75-80。，钝边高度0-1mm，坡口间隙2-3mm。1902014年12月质量管理三、焊接工艺理，焊丝可用丙酮进行清理，然后保存在干燥、密闭的容器中。对纯镍管材的焊接一般采用钨极氩弧焊，它具有单面焊双面成焊接坡口及其两侧用专用砂轮或不锈钢丝刷将氧化层清除干净，型，熔池保护效果好，焊缝金