镍管焊接方案

纯镍管B162UNSN02200的现场焊接

1概述

镍与镍基耐蚀合金是化学、石油化工、冶金、航天、核工业领域中耐高温、高压、高浓度或混有不纯物等各种苛刻腐蚀环境的比较理想的金属结构材料，1997年，我们十一化建公司在平顶山尼龙66盐工程已二胺装置工艺管道的焊接中首次遇到了纯镍管，其材质为B162UNSN02200。管材由日本东洋公司提供，其管内介质为已二胺等工艺物料，共有管径1/2″~16″的各类对接焊口142道，壁厚范围2.9~6.35mm，另有角焊缝53道，管线总长63m。

2镍的理化性能分析

镍在常温时的晶体结构为面心立方晶格，其熔点及电阻率均低于碳素钢，镍与低碳钢的物理性质比较

学性能和抗腐蚀、抗氧化性能显著改善，但热导率和电阻率显著下降。若镍中混有的杂物较多，则在焊接时易于形成低熔点共晶物，使焊接性能下降，纯镍B162UNSN02200的化学成分及力学性能见表

纯镍管B162UNSN

纯镍管B162UNSN

3镍的焊接性能分析

和低碳钢、不锈钢的焊接相比，镍基材料的焊接有奥氏体不锈钢焊接发生的类似问题，如焊接热裂纹倾向、焊缝气孔等。

3．1焊接热裂纹

镍的热裂纹敏感性高，产生热裂纹的主要原因是合金凝固时有低点金属或低迷人点化合物的液态膜残留的晶界区，由于收缩应力的作用而发生开裂，由下表可以看出，铁和镍的二元共晶物中有许多低熔点共晶物和非金属共晶物，特别是硫、磷共晶物，它们的熔点与Ni、Fe相比低很多，这将大大助长热裂纹的产生。

3．2焊缝中的气孔倾向较大

纯镍固液相温度间距小、流动性偏低，同时O2、H2、CO2在液态镍中的溶解度较大（如O2在1720℃时溶解度为1.18%），但在冷却时显著减小（1470℃时O2溶解度为0.06%）。故此，在焊接快速冷却凝固结晶条件下，极易产生焊缝气孔。和低碳钢、低合金钢相比，氧化性气氛对镍焊缝形成气孔的几率影响更大些，但在还原性较大时对氢气孔也是敏感的。

焊接时，在坡口中的油脂、氧化物、油漆等异物的存在不仅是产生热裂的原因，而且也是产生气孔的原因。其次在保护气体流量不合适和纯度不高的情况下，也会产生气孔。 4焊接技术要求

4．1钨极选用铈钨型，直径φ2.4mm ，焊丝选用WEL TIGNi-1，符合AWS 标准ERNi-1，该焊丝焊接时熔渣少，操作性能好。焊丝的化学成分与母材基本相同，但为了控制气孔和热裂纹，常添加少量Ti 、Mn 、Nb 等元素。焊丝化学成分及熔敷金属力学性能见表，选用氩气做为焊枪及管内的保护气体，为避免气体对焊缝性能的不利影响，应确保Ar 气体纯度不低于99.99%。

熔敷金属力学性能

4清洁是成功焊接纯镍的重要条件之一。铅、硫、磷和某些低熔点元素能增加镍的焊接热裂纹倾向，这些元素是经常存在于正常制造工艺过程中所用的一些材料中的。例如脂、油、漆标记用石笔或墨水、成形润滑剂、测温笔迹等，故此，焊前仔细清理钝边、坡口及两侧各50mm 的范围，另外应彻底清除焊件表面的氧化物，以避免引起夹杂及焊缝熔合不良。可用不锈钢丝刷清理，然后用酒精擦洗。 4．3焊接B162UNSN 0

2200时采取的工艺措施 4．3．1焊接方法

为确保管道焊接质量，采用全手工钨极氩弧焊的方法焊接镍管，由于熔化金属流动性差，操作时要求手法熟练，弧长尽可能短，将熔滴及时准确地送到还需要的位置上。焊接时要控制线能量，避免焊缝区过热，不宜用加大线能量来增加熔透性。 4．3．2坡口制备

熔化焊时，镍有低熔透性的特点，所以要选用大坡口角度和小钝边的接头形式，如图所示，坡口采用机加工的方法制备。

4．3．3焊接工艺要点

按4.2条要求仔细清理管口及焊丝；

焊接时，管内充Ar 保护，厚壁管至少保护2遍，角焊缝背面用Ar 气跟踪保护，保护气体流量见工艺参数一览表；

坡口焊时，管子坡口边缘的胶布应反贴；

把管子放在不锈钢垫板或不锈钢滚轮上，便于采用水平转动焊；

为避免应力集中，组对时采用对称点焊。尽量减少固定口且要避免强力组对；

所有焊机应带有高频振荡器的控制箱，焊接时使用高频引弧，禁止钨极直接接触母材引弧；

每段焊缝接头回焊一小段，然后沿焊接方向前进，焊接完毕，降下电流，填满弧坑直至火口冷却才能切断保护气；

焊接时，焊工应戴洁净的海员手套，所用钢丝刷及刨锤为不锈钢材质；

在保护熔合良好的情况下，尽量采用较小的线能量。应用小电流、低电弧（2~3mm）快速焊。不采用预热及焊后热处理，要保证层间温度不大于100℃；

焊缝要成型良好，无咬边，余高为0.6~2.0mm。

4．3．4焊接工艺参数

根据东洋公司提供的WPS、PQR，结合我们的工艺评定试验，制订了实际焊接B162UNSN02200时的