纯镍管道的焊接
镍材质的焊接工艺流程
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在进行镍材质的焊接工艺之前，需要做好一系列准备工作。
纯镍压力管道的焊接及检验
纯镍压力管道的焊接及检验张鹏珍【摘要】纯镍材焊接时易引起焊缝金属和热影响区晶粒粗大,易产生热裂纹、气孔等缺陷,通过优化焊接工艺和焊后的检测手段可以保证其焊接质量,从而保证设备的安全运行.【期刊名称】《湖南有色金属》【年(卷),期】2009(025)006【总页数】3页(P65-67)【关键词】纯镍材;压力管道;焊接工艺;坡口;射线探伤【作者】张鹏珍【作者单位】新疆有色金属工业(集团)全鑫建设有限公司,新疆,鸟鲁木齐,830013【正文语种】中文【中图分类】TH131.3烧碱作为氯碱化工的主要副产品，产量在不断增加。
该产品有一显著特点：具有强烈的腐蚀作用，当烧碱的浓度≥50%时不锈钢也无法完全满足其耐腐蚀性要求，必须选用更具耐腐蚀性材料——镍材。
纯镍能耐碱性和中性溶液的腐蚀，因此，在烧碱装置中大量采用镍制容器和镍管道。
纯镍的晶体结构为面心立方，其特点是熔点高、具有较好的综合力学性能、耐腐蚀和良好的化学稳定性。
在空气中，常温下不被腐蚀，它在质量分数为 50%的碱液中腐蚀速度为1.1×10－6～3.4×10－6mm／h，镍之所以在许多介质中有耐腐蚀性是因为在它表面形成一层牢固的保护膜，阻止镍被腐蚀。
而焊接质量的好坏直接影响焊接接头的耐腐蚀性和力学性能。
纯镍作为一种具有抗腐蚀及特殊的点、磁和热膨胀性能的有色金属，用作压力管道材料也是较少的，纯镍压力管道的监督检验已有明确的规范，但在实际生产和监督检验中必须解决工艺问题及满足相关的检验要求。
现针对某厂烧碱装置中的纯镍（N6）压力管道，介绍其安装的焊接工艺及检验要求。
该项目压力管道的工艺参数为：设计压力 0.6 MPa；设计温度170℃；工作介质50%NaOH；管道材质 N6；管道直径Φ48～114 mm。
材料的化学成分如表 1所示。
纯镍的焊接性能如下：1.纯镍的镍含量≥99.6%，除镍以外，还有铅、硫、磷等杂质，镍与其形成低熔点共晶物。
镍管焊接方案
纯镍管B162UNSN02200的现场焊接六处牛玉宏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镍的化学活性低，氧化初期生成的氧化膜能防止镍进一步氧化和腐蚀，镍与其它元素形成合金后，力学性能和抗腐蚀、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B162UNSN3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。
焊接镍
Ni200纯镍管的现场焊接经验前言镍与镍基耐蚀合金是化学、石油化工、有色金属冶炼、航天核能工业领域中耐高温、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材料。
1996年我公司承建了青岛化工厂6万吨/年离子膜烧碱工程，该工程烧碱蒸发工段部分工艺管道在设计中选用了纯镍材质。
纯镍材质管道全部从意大利帕米莱克公司进口。
材质为Ni200，其管内介质为NaOH溶液，规格为2″~4″，总长200多米，各类对接焊口100多道,角焊缝50多道.１．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能比较见表1。
表1镍与低碳钢的物理性能比较镍的化学活性低，氧化初期生成的氧化膜能防止镍进一步氧化和腐蚀，高温时有良好的抗蚀性。
镍与其他元素形成合金后，力学性能和抗腐蚀、抗氧化性能显著改善,但热导率和电阻率显著下降。
若镍中含有的杂质较多，则在焊接时易形成低熔点共晶物，使焊接性能下降。
Ni200管的化学成分和机械性能分别见表2和表3。
表2、Ni200管的化学成分表3、Ni200管的机械性能3. 镍的焊接性能分析3.1镍的焊接性能纯镍和镍合金的焊接性能与奥氏体不锈钢相比有许多相似之处，主要存在焊接热裂纹倾向较大，易产生焊缝气孔等问题，焊接性能较差。
3.1.1焊接热裂纹纯镍的热裂纹敏感性高，焊接时易产生焊接热裂纹。
主要原因有：ａ.纯镍材质中含有的S.P等杂质与Ni作用，易于在晶界形成低熔共晶；b.熔池金属易于形成方向性强的单相奥氏体柱状晶，促使杂质偏析；c.线膨胀系数较大，易形成较大的焊接应力。
3.1.2 焊缝气孔纯镍焊缝气孔倾向较大。
由于纯镍固液相温度间距小，流动性差，同时O2、H2、CO2在液态中的溶解度较大（如O2在1720℃时溶解度为1.18%），但在冷却时溶解度显著减小（1470℃时O2的溶解度为0.06%）。
因此，在焊接快速冷却凝固结晶条件下，由于析溶出的气体来不及从熔池中逸出而极易在焊缝中产生气孔。
镍管焊接总结
镍管焊接技术论述0 引言随着化工业的发展，低碳材料在化工工程中得到了广泛的应用，特别是在强腐蚀性的苛刻使用条件下，不锈钢材料不能满足耐腐蚀性要求，必须选用具有良好耐腐蚀性能的低碳镍材料。
我单位承接的新缰华泰36万/年PVC配套30万吨/年烧碱项目蒸发、固碱工序安装工程中的工作重点就是国外进口材料低碳镍LC- Ni201管道的焊接工作。
本文就围绕低碳LC-Ni201材质管道的焊接工作进行论述。
1本工程镍管焊接概况本工程所用低碳镍管、焊接用材料都由国外进口。
镍管材质：LC-Ni201，焊丝牌号：Ni61（Φ2.5）。
N i 2 0 1的化学成分如下表2、低碳镍的焊接本工程镍管规格为（Φ88.9X3.05/Φ33.7X2.6/Φ21.3X2.0/Φ13.5X2.0）,采用氩弧焊接工艺，焊接参数如下：管道的坡口尺寸选用大角度，小钝边的形式，对接焊缝坡口角度为 75±5°，钝边1±0.5 m m，组对间隙为1±0.5 m m，如图图中单位以mm计2.1低碳镍焊接常见缺陷2.1.1焊接热裂纹低碳镍材料含镍量≥99％,与含镍量较高的纯奥氏体不锈钢较为相似，焊接时具有一定的热裂倾向。
其热裂倾向跟材料中是否含S、P等有害元素及含量有关。
少量的S、P元素存在就可能对低碳镍的焊接产生相当大的影响，随着S、P含量的增高，热裂倾向大大增加 .其原因是焊缝金属从液态冷却到凝固的过程中，S、P与镍形成的低熔共晶向焊缝金属的晶界偏析而形成液态薄膜，在焊接拉应力的作用下导致热裂纹的产生。
S、P等杂质元素的有害作用还具有叠加的倾向。
2.1.2低碳镍的焊接气孔低碳镍材料对氢气孔非常敏感。
氢在液态金属中溶解度较大，随着温度的下降而显著降低。
由于低碳镍导热系数大，固液相温度区间小，液态金属粘度大，流动性差，焊缝结晶凝固快，熔池液态金属中溶解的氢不易析出，熔池中的氢易饱和而形成气孔。
2.1.3焊缝的未熔合和成形差由于低碳镍导热系数大、熔池冷却速度大，小电流焊接不易充分熔化母材，导致焊缝易出现未熔合缺陷；同时镍的液态金属流动性和润湿性差，从而使得焊缝表面纹路较粗，易产生咬边、凹陷，焊缝成形不如碳钢和不锈钢美观；另外低碳镍焊接时熔池颜色变化不大，不易看清也是导致焊缝成形较差的原因之一。
镍基合金内衬管焊接工艺
镍基合金内衬管在化工、石化、煤化工等工业领域有着广泛应用。
为了保证管道的可靠性和安全性，内衬管制造需要进行焊接，主要包括TIG焊、滚焊和MIG电弧焊。
以下是镍基合金内衬管焊接的基本工艺流程：1. 选择合适的焊接材料和设备：根据内衬管和管道材料的特性，选择合适的焊接材料和设备。
常用的镍基合金焊丝有ERNiCrMo-3、ERNiCr-3等，焊接设备一般使用TIG焊机、滚焊机或MIG焊机等。
2. 清理和准备内衬管和管道表面：清理内衬管和管道表面，除去杂质和氧化物，提高接头质量。
通常使用气割、打磨、喷丸等方法。
3. 对准内衬管和管道：将内衬管和管道对准，使用定位器或簧片夹具固定。
4. 进行焊接：根据选择的焊接方法（TIG焊、滚焊或MIG焊），使用相应的设备进行焊接。
在焊接过程中，控制参数（如焊接电流、电压、速度、温度等）要符合规定要求，并加入保护气体防止氧化和污染。
5. 检查和修整：焊接后，进行外观和内部缺陷检查，如有不良和缺陷要进行修整和磨光处理，确保焊接质量。
6. 试验和验收：将焊接好的镍基合金内衬管进行相应的测试和试验，包括X射线检测、超声波检测、水压试验等。
如果合格，进行验收并使用。
需要注意的是，镍基合金的热膨胀系数较大，焊接应控制焊接变形。
另外，高温和腐蚀环境下的内衬管焊接，焊缝的耐腐蚀性也是需要关注的。
为了避免这些问题，内衬管的焊接应该严格按照规范要求来进行。
继续内衬管焊接工艺的讨论，下面是一些其他可能涉及到的方面和注意事项：1. 预热和后热处理：对于某些镍基合金，特别是高合金含量的材料，预热和后热处理是必要的。
预热可以帮助降低焊接变形和应力，后热处理有助于提高焊缝的强度和耐腐蚀性。
2. 选择合适的焊接方法：TIG焊、滚焊和MIG焊都是常用的内衬管焊接方法。
选择合适的方法取决于管道的尺寸、形状和要求、焊接位置的可访问性以及焊接质量要求等因素。
3. 控制焊接参数：在进行焊接过程中，控制焊接参数是关键。
镍管加工和焊接工艺标准
镍管加工和焊接工艺标准1. 引言本文档旨在为镍管的加工和焊接提供标准和指导。
在进行镍管的加工和焊接过程中，按照统一的标准和规范进行操作，能够提高工作效率，确保产品质量，减少可能的事故和损失。
2. 镍管加工标准2.1 镍管的切割：使用适当的切割工具和技术，保证切口的平整且无明显的毛刺和裂痕。
2.2 镍管的弯曲：按照弯曲半径和角度的要求，采用适当的弯曲方法进行操作，确保镍管在弯曲过程中不会出现变形和损伤。
2.3 镍管的打孔：根据需要，使用合适的打孔工具进行操作，确保孔洞位置准确且没有明显的质量问题。
2.4 镍管的表面处理：在进行镍管加工之前，应对镍管的表面进行清洁和处理，以去除污垢和锈蚀，保证加工质量。
3. 镍管焊接工艺标准3.1 焊接前准备：在进行镍管的焊接之前，应对焊接设备进行检查和维护，确保其良好的工作状态；同时，应根据需要选择合适的焊接方法和电极。
3.2 焊接工艺参数：根据镍管的材质、厚度和规格要求，确定合适的焊接电流、电压和速度等参数。
3.3 焊接操作：进行焊接时，必须保证焊接区域干净、无油污和杂质，并采取合适的焊接顺序和技术，以确保焊缝质量。
3.4 焊后处理：焊接完成后，应对焊缝进行必要的处理，如去除焊渣和焊接瑕疵，以提高焊接质量。
4. 安全注意事项4.1 在进行镍管加工和焊接时，必须严格按照相关的操作规程和安全操作指南进行操作，确保人身和设备的安全。
4.2 碰撞、切割和焊接过程中应佩戴适当的个人防护装备，如安全帽、护目镜、手套等。
4.3 避免在有易燃物质和有害气体的环境中进行加工和焊接，以免引发火灾和危险气体中毒。
以上为镍管加工和焊接工艺的标准和注意事项，应在实际操作中严格遵守，同时根据具体情况合理调整和完善。
镍管道的焊接技术及质量保证
镍管道的焊接技术及质量保证摘要：分析纯镍的焊接性及影响因素。
对工业纯镍的管材进行焊接工艺、焊接技术探讨，提高镍管的焊接质量。
关键词：工业纯镍；焊接技术、焊接质量一、前言镍元素具有面心立方晶格，特点：镍与铁可互相无限固溶，其结晶性能、晶格类型、原子半径、外层电子数目均相近，所以焊接性良好，还有较好的化学稳定性，在常温空气中，它不被腐蚀，在海水和大多数酸碱盐介质中具有优良的抗腐蚀性能，尤其在氢氧化物及碱性溶液中，它的抗腐蚀性能优于钛及钛合金，因而广泛地应用于石油、化工、造船等行业中。
镍及镍基耐蚀合金焊接时易产生裂纹和气孔。
二、镍及镍基耐蚀合金焊接时易产生裂纹镍及镍基耐蚀合金焊接时易产生热裂纹，主要类型有：焊缝结晶裂纹、多边化裂纹、液化裂纹。
结晶裂纹：镍及镍基耐蚀合金焊缝产生结晶裂纹是由于在晶界处产生液态薄膜并承受足够大的应力所致。
多边化裂纹：多边化裂纹的产生与形成多边化晶界有关。
焊缝快速冷却，快速结晶的过程是一个不平衡的结晶过程，它导致晶体点阵原子排列很不完整，形成空位和错位等晶格缺陷。
这些晶格缺陷在焊接热循环和应力变形的条件下能由高能位向低能位移动、即通过合并、聚集、形成与一次结晶晶界不同的新网界，也就是多边化晶界，这种晶界很薄弱，增加合金的高温脆性，因此在一定应力的作用下容易形成多边化裂纹。
液化裂纹：近缝区产生的液态裂纹也是由晶界产生液态薄膜和热应力较大引起的，与结晶裂纹不同的是液化裂纹主要与母材有关。
三、镍及镍基耐蚀合金焊接时易产生气孔镍及镍基耐蚀合金焊接熔池在高温液态下能溶解较多的氢，如果焊接时焊丝或焊件表面有水分、油污、铁锈等氢源，氢将大量溶解。
当温度下降时氢的溶解度降低，因此氢将析出。
由于镍基合金固液相温度间距小，熔池流动性差，在熔池冷却凝固结晶的过程中氢气往往来不及逸出熔池，因此极易产生氢气孔。
四、镍及镍基耐蚀合金焊接工艺1、焊接方法：采用“手工钨极惰性气体保护焊”2、焊接材料：①、母材：Ni201(Φ25Χ2.5 ~ Φ159Χ4)②、焊丝：焊丝即要保证焊缝有较高的抗裂性、又要求保证焊缝有满意的使用性能。
镍及镍合金焊接施工工艺标准
镍及镍合金焊接施工工艺标准1 适用范围本工艺标准适用于设计温度高于-20℃镍及镍合金的管道及工业炉管的手工电弧焊和惰性气体保护焊。
2 施工准备2.1 规范性引用文件下列相关标准包含的条文通过本标准引用则构成本标准的条文，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
《石油化工铬镍奥氏体钢、铁镍合金和镍合金管道焊接规程》SH/T3523 《钢制压力容器》GB150《压力管道安全管理与监察规定》《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》《现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236 《石油化工剧毒可燃介质管道工程施工及验收规范》SH3501《压力容器无损检测》JB4730《镍及镍合金焊条》GB/T13814 《镍及镍合金焊丝》GB/T15620 进口材料应符合合同规定的材料标准和技术条件，焊接参照本标准执行。
2.2 材料2.2.1 管子与管件2.2.1.1 管子与管件必须具有质量证明书或合格证，无质量证明书及合格证的材料不得使用，对质量证明书或合格证中特性数据有异议或对材质有疑问时，应进行必要的检验。
管子与管件的材质质量证明书及合格证中，至少应有化学成分和常温力学性能的数据。
2.2.1.2 管子与管件经检查验收合格后，应做好标识并按不同材质、规格分别放置保管。
2.2.1.3 高温中镍及镍管件标识宜采用以醇酸树脂为基本成分的钛氧化物染料。
2.2.1.4 管子与管件在使用前应按设计要求核实其材质、规格、型号。
2.2.1.5 管子与管件的外观应符合以下要求（1）无裂纹、缩孔、夹渣、折叠、重皮等缺陷。
（2）表面凹陷不应超过相应产品标准允许的厚度偏差。
2.2.1.6 管子与管件的耐腐蚀试验、无损检测复检应符合设计文件的要求。
2.2.2 焊接材料2.2.2.1 镍管道焊接所用的焊接材料应有出厂质量证明书，其检验项目应符合GB/T13814《镍及镍合金焊条》、GB/T15620《镍及镍合金焊丝》的规定，氩气应符合GB4842《纯氩》的规定，其他国内或国外焊接材料应符合合同规定的技术标准。
金属镍的焊接工艺流程
金属镍的焊接工艺流程一、焊接前的准备。
宝子们，这金属镍要焊接啊，准备工作可不能马虎。
咱得先把要焊接的镍材料给处理干净喽。
就像咱洗脸一样，得把脸上的脏东西都洗干净，镍材料表面的油污啊、氧化层啥的都得除掉。
可以用那种专门的清洁剂或者砂纸轻轻地打磨一下。
还有啊，焊接的设备咱得检查好。
比如说焊接的机器有没有啥故障呀，焊接的电极是不是完好无损的呢。
这就好比咱出门得检查车有没有问题一样，要是焊接设备出了岔子，这焊接工作可就没法好好进行啦。
另外，焊接用的焊条或者焊丝也得选好，要那种适合金属镍的，就像咱穿衣服得选合身的一样。
二、焊接过程。
焊接的时候啊，这焊接的手法很重要呢。
如果是手工焊接的话，那手可得稳当点儿。
就像咱写字一样，要是手一直抖啊抖的，写出来的字肯定不好看，焊接出来的镍制品也会有问题。
焊接的时候，要让焊条或者焊丝均匀地熔化，和镍材料完美地融合在一起。
这个过程就像是给两个好朋友牵红线，要让它们紧紧地靠在一起呢。
焊接的电流和电压也得控制好。
电流太大了，那镍就会熔化得太快，可能就会出现一些焊接缺陷，像气孔啊之类的。
电流太小呢，又可能焊不牢固。
这就需要咱根据镍材料的厚度和具体的焊接要求来调整啦。
就像炒菜放盐一样，放多放少都不行，得刚刚好。
三、焊接后的处理。
焊接完了可还没完事儿呢。
咱得对焊接后的镍制品进行处理。
先让焊接的部位慢慢冷却下来。
可不能急着用冷水去泼它，就像刚跑完步不能马上喝凉水一样，不然镍制品可能会变形或者出现裂缝。
等它自然冷却之后呢，咱们要检查一下焊接的质量。
看看有没有焊接不牢固的地方，有没有那些小气孔或者夹渣之类的缺陷。
要是有问题的话，还得想办法补救呢。
4.6镍材管道专项施工方案
Project No.: CC0812E1245 Owner: Arkema Date: 22-4-28 112镍材、镍合金等特材管道专项焊接施工方案1 编制说明由于招标文件指出VDF反应区中的VDF管式裂解反应炉与F142b经济器之间的联接工艺管道材质为Inconel 600（UNS N06600，以下简称Inconel 600）合金材质。
本方案主要根据我公司以往镍及镍合金管施工经验编制，待中标后，根据施工现场情况，施工图、工艺管道尺寸、材质、介质等技术资料进行补充和完善。
2 编制依据2.1 本工程招标文件2.2 《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-972.3 《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》（SH/T3517-1997）2.4 《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-982.5 《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》GB3323-872.6 《脱脂工程施工及验收规范》（HG20202-91）2.7 《石油化工镍奥氏体钢、铁镍合金和镍合金管道焊接规程》SH/T3523 2.8 《镍及镍合金焊条》GB/T138142.9 《镍及镍合金焊丝》GB/T156202.10 本公司《钛、镍管道焊接工法》（部级工法）3Inconel 600焊接性能镍是一种稀贵金属，Inconel 600是一种以镍为基体的耐蚀合金。
本装置中有Inconel 600的工艺管道，共42.8米，其中规格为Dn100的有39.1米，其余规格的有3.7米，规格从Dn15-Dn150。
工艺要求管道在高温工作环境下。
Inconel 600耐高温性能好，而不锈钢在500～800℃温度区间会发生晶间腐蚀，强度下降。
Inconel 600是一种以镍为基体的耐蚀合金，是Ni-Cr-Fe系代表合金，公称成份为72Ni-15Cr-8Fe，具有耐高温氧化和耐氯离子介质的应力腐蚀性能。
成功的应用于制造化学和食品加工设备以及热处理设备等。
镍的焊接技术
实例——Ni200纯镍管道焊接某化工集团5万吨离子膜片碱装置采用纯镍管道Ni200材料，管道总条240多米，焊口260多个，管道最小规格DN25mm，最大规格DN800mm，壁厚3.05～4.31mm，Ni200纯镍化学成分和焊丝化学成分见表13。
表13 Ni200纯镍化学成分和焊丝化学成分（1）低碳镍钢的焊接性分析为便于分析，将纯镍Ni200、低碳钢Q235和不锈钢18-8物理性能作一比较（见表14），纯镍焊接主要存在焊接热裂缝、气孔和外观成形差。
①焊接热裂纹纯镍含量大于或等于99％，焊接时具有一定的热裂倾向与材料中是否含有硫、磷等有害元素及含量有关，即使少量，也会产生相当大的影响，随着S、P含量增高，热裂倾向大大增加，因此控制材料中的S、P杂质，防止S、P的污染非常重要。
②焊缝气孔纯镍对氢气孔非常敏感，氢在液态金属中溶解度较大，随着温度下降而显著降低，由于纯镍热导率大，固液相温度区间小，液态金属黏度大，流动性差，焊缝结晶凝固快，熔池液态金属中溶解的氢不易析出，便生成气孔。
减少气孔必须采用合适的焊接材料，并保证焊件和焊丝的清洁、干燥，防止外界空气、油脂、水分等污染熔池。
当环境气温低于16℃时易产生气孔，这是坡口表面存在冷凝水的缘故，焊前必须预热，施焊时还要求空气相对湿度小于65％。
③未熔合和焊缝成形差由于纯镍热导率大，熔池冷却凝固快，小电流焊接不易充分熔化母材，导致焊缝易出现未熔合缺陷。
液态金属流动性和润湿性差，焊缝表面纹路较粗，且易产生咬边、凹陷，焊缝成形不如碳钢、不锈钢美观。
（2）焊接工艺①焊接方法采用钨极氩弧焊对熔池保护效果好，易操作，易保证焊接质量。
焊丝采用ERNi-1，直径2.5mm，该焊丝中含有Mn、Mn与S化合能阻止低熔共晶NiS的形成，能有效预防热裂纹的产生，焊丝中少量的铝、钛元素能起到脱氧剂的作用。
为了保护纯镍不受环境污染，Ni管子必须存放在干净、干燥和安全的仓库内，并由专人负责保管，保管和施工人员不能直接用手触摸材料，必须穿干净的工作服，戴干净的手套，总之不准对材料带来污染。
镍及镍合金的焊接-焊接工艺要求
10.3.7
焊接完毕后，应及时将焊缝表面的熔渣及表 面飞溅物清理干净
10.3.8
施工单位检查评定记录
监理单位验收记录
结
论 施工单位项目负责人： （签章）
年月日
监理工程师 （建设单位项目负责人）：
（签章）
年月日
并应采用短弧不摆动或小摆动的操作方法
焊缝多层焊时，宜采用多道焊，底层焊道完 成后，应采用放大镜检查焊道表面，每一焊 道完成后均应彻底清除焊道表面的熔渣并进 行检查，消除各种表面缺陷，每层焊道的接 头应错开 当焊件温度低于15℃时，应对焊缝两侧各 300 ㎜范围内加热至15～20℃，且应热透，对拘 束度大的厚壁焊件，宜采取预热措施。层间 温度应低于100℃ 当采用钨极氩弧焊方法焊接底层焊道时，焊 缝背面应采取氩气保护措施。焊接过程中， 焊丝的加热端应置于保护气体中
现场设备、工业管道焊接工程施工及验收记录
工程名称
Hale Waihona Puke 施工单位施工执行规范 名称及编号
监理单位
子分部工程名称
镍及镍合金的焊接
分项工程名称
焊接工艺要求
项
目
《规范》 章节条款
镍及镍合金管的底层焊道焊接时，宜采用钨 极氩弧焊方法，当采用手工电弧焊方法时， 宜采用专用打底焊条
焊接应采用小线能量和保持电弧电压的稳 定，
10.3.1 10.3.2 10.3.3
10.3.4 10.3.5
焊件表面严禁有电弧擦伤，且不得在焊件表 面引弧和熄弧，焊接熄弧时应填满弧坑，并 应磨去弧坑缺陷
10.3.6
对于小直径的管子，焊接中宜采取在焊缝两 侧加装冷却铜块或用湿布擦拭焊缝两侧等措 施，减少焊缝的高温停留时间，增加焊缝的 冷却速度
工业镍200管焊接
３ 操 作 要点
３ ． １ 施 工准备
夹渣及氧化变 色等缺 陷。定位焊 后应及 时施焊 。正式 焊接 时， 一 名焊工施 焊 ， 两名技工配合 ， 管道 加堵板 ， 内部通氩气 保护 焊 口背
工业镍 ２ ０ ０ 管 焊 接
赵 晨 阳
（ 山西省 工业设备安装有限公司 ， 山西 太原 ０ ３ ０ ０ １ ２）
摘
要： 对镍管道 的焊接 原理 进行 了介绍 ， 从焊接准 备、 管道焊接 、 焊缝射线检 测、 管道压 力试压 四方面 阐述 了管道焊接 的操作要
点， 简述 了相 关的质量控 制标准 ， 以达 到良好的焊接效果。
第４ ０卷 第 ２期 ２ ０ １ ４年 １月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮ ＸＩ ＡＲＣ ＨＩ Ｔ ＥＣ Ｔ ＵＲ Ｅ
Ｖｏ １ ． ４０ Ｎｏ． ２
Ｊ ａ ｎ ． ２ ０ １ ４
・ｌ １ ５・
文章编号 ： １ ０ ０ ９ － ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ ・ ０ １ １ ５ － ０ ２
法兰 ， 法 兰短管与管子 中心线 垂直 度允许偏 差 １ ｍｍ。２ ） 管道 坡
口清理 。用 ６１ ２ ５磨光机轮将坡 口边缘 １ ０ ０ ｍｍ范围 内的氧化 物 等清除干净 ， 再用丙酮 对 已处 理好 的表 面进行 清洗 ， 用保 鲜膜 将 已处理好 的表面包好 ， 防止二次污染 。填充 焊丝也应 按上述方 法 清洗 。３ ） 管道组对 。管道组 对在专用 平 台（ 如 图 １所示 ） 上。管 道错边量 可用鞍座压力调整 ， 加力时 ， 严密监视 管道直径 变化 ， 卸
纯镍管焊接方案
纯镍管道焊接方案1、前言纯镍材质理化性能和焊接性特殊，焊接操作难度大，焊接技术要求很高，业主和博特公司专家对纯镍管道的焊接十分重视，焊接质量检验全部采用瑞士标准。
纯镍管道的焊接是该项目施工关键。
2、工法特点2.1本工法采用手工钨极氩弧焊（TIG）焊接方法，不需要特殊焊接设备和工装，焊工操作简单，实用经济，技术先进，适用范围广。
2.2 通过采用大坡口角度、小钝边和大电流焊接工艺解决焊缝金属熔合不良和成形差问题。
2.3 避免镍管道和焊丝受到含硫物质污染是成功焊接纯镍管道的关键，本工法对镍材和焊丝的保管、运输和使用过程的清洁管理做出了规定。
2.4通过对坡口表面和焊丝清理，环境低于16℃时进行预热，消除或减少焊缝气孔。
2.5本工法适用于各类工程中纯镍管道现场焊接。
3、工艺原理3.1纯镍的理化性能分析3.1.1纯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。
纯镍与低碳钢的物理性能比较见表1。
3.1.2镍的化学活性低，氧化初期生成的氧化膜能防止镍进一步氧化和腐蚀，高温时有良好的抗蚀性。
镍与其他元素形成合金后，力学性能和抗腐蚀、抗氧化性能显著改善,但热导率和电阻率显著下降。
若镍中含有的杂质较多，则在焊接时易形成低熔点共晶物，使焊接性能下降。
纯镍与低碳钢的物理性能比较3.1.3 UNS NO2201纯镍管的化学成分和机械性能分别见表2和表3。
表2 UNS NO2201纯镍管的化学成分表3 UNS NO 2201纯镍管的机械性能3.2镍的焊接性能分析3.2.1镍的焊接性能纯镍主要存在焊接热裂纹倾向较大，易产生焊缝气孔、未熔合缺陷和焊缝成形差等问题。
焊接热裂纹：纯镍材料含镍量≥99%，焊接时具有一定的热裂倾向，与含镍量较高的纯奥氏体不锈钢（δ≤0.6%）较为相似。
纯镍材料的热裂倾向跟材料中是否含硫、磷等有害元素及含量有关。
少量的硫、磷元素存在就可能对纯镍的焊接产生相当大的影响，随着硫、磷含量的增高，热裂倾向大大增加。
镍铜合金薄壁管现场焊接作业的总结与建议
镍铜合金薄壁管现场焊接作业的总结与建议镍铜合金薄壁管现场焊接作业的总结与建议一、引言镍铜合金薄壁管在工业生产中具有广泛应用，但其焊接作业却存在较多困难与挑战。
本文将针对镍铜合金薄壁管现场焊接作业的实际情况，进行总结与建议，旨在提高焊接作业的质量与效率。
二、总结1.焊接材料选择与配比镍铜合金薄壁管的焊接材料一般选择同类材料，因其具有相同的化学成分和热膨胀系数。
在焊接过程中，应严格控制焊材的成分与配比，以保证焊缝的强度和耐蚀性。
2.预热与热控制镍铜合金薄壁管的焊接需要进行适当的预热工艺，以减少焊接应力和避免裂纹的产生。
同时，热控制也是关键的一环，过高或过低的焊接温度都会对焊缝质量产生不利影响。
3.焊接工艺选择针对不同位置和尺寸的焊接，需要选择合适的工艺和方法。
常见的有TIG焊、MIG焊和电弧焊等。
在选择时应根据具体情况，综合考虑焊接质量、效率和成本。
4.焊接设备与工具的准备焊接作业前，要确保焊接设备和工具的完好与合适。
工作区域也需做好通风与防护措施，保障焊工的安全。
5.焊接操作技巧焊接过程中，焊工应掌握焊接速度、焊接角度和焊接压力等操作要点。
同时，要注意焊接时的电弧稳定与封边处理，以确保焊缝的质量。
三、建议1.加强焊接操作技术的培训与学习焊接是一门技术活，需要掌握一定的操作技巧和知识。
企业应加强对焊工的培训，提高其焊接技术水平和质量意识，提升整体焊接作业水平。
2.建立完善的质量控制体系针对镍铜合金薄壁管的焊接作业，企业应建立完善的质量控制体系，从焊接材料的选择到焊接工艺的确定，再到焊接过程的监控，确保每一道焊缝都达到标准要求。
3.优化工艺流程企业在生产过程中，应结合实际情况，对焊接工艺流程进行优化，提高焊接作业的效率和产能。
可以采用联动生产、自动化设备等方式，减少人工操作的繁琐性和风险性。
4.加强现场管理和安全防护在进行镍铜合金薄壁管焊接作业时，企业要加强现场管理和安全防护工作。
通过划定作业区域、配置好必要的安全设施和防护措施，确保焊工的安全与健康。
纯镍压力管道的焊接及监督检验
该项 目 压力管道的工艺参数为 ： 设计压力 ０６Ｍ ａ ． Ｐ ； 设 计温 度 １０ｏ 工 作 介 质 ５ ％ Ｎ Ｏ 管道 材 质 Ｎ ； ７ Ｃ； ０ ａ Ｈ； ６
管 道 直 径 ８ｍｍ ～ ｌ４ ｍ １ ｍ。材 料 的 化 学 成 分 如
磁 和热膨 胀 性 能 的 有 色 金 属 ， 作 为压 力 管道 材 料 也 用
烧 碱作 为氯 碱 化工 的 主 要 副 产 品 ， 量 在 不 断增 产
加 。该 产 品有一 显 著特 点 ： 有 强烈 的腐 蚀作 用 ， 具 当烧 碱 的浓 度 ≥５ ％ 时不 锈 钢 也无 法 完 全 满 足其 耐 腐 蚀性 ０ 要求 ， 须 选 用 更 具 耐 腐 蚀 性 材 料—— 镍 材 。纯 镍 能 必 耐碱 性 和 中性溶 液 的腐 蚀 ， 因此 ， 烧 碱 装 置 中大 量 采 在
头 的力学 性能 和耐 腐蚀 性 能 。 晶粒 粗 大 后用 一般 的 热 处理 工艺 无法 加 以改 善 。
纯镍管道焊接 中， 镍与少量氧形成低熔点共 晶物 ， 晶 在 界偏 析 ， 这都 会 为热裂 纹 的产 生创造 条 件 。
（ ）由于 焊 丝 、 件 上 存 在 水 分 、 污 等 ， 在 焊 ２ 焊 油 会 接 中形 成气 孔 。因 为镍 对 氢 、 较 为 敏感 ， ｌ７０ ｏ 氧 在 ２ Ｃ 的条件 下 氧 在 镍 中的 溶 解 度 达到 １ １％ ， ｌ４０ｏ ．８ 在 ７ Ｃ
是 比较少 的， 纯镍压力管道 的监督检验 已有明确的规 范， 但在 实 际生 产 和 监 督 检 验 中必 须 解 决 工 艺 问 题 及 满足相关 的检验要求 。某化工厂在烧碱装置 中采用 了 纯镍 （ ６ 压力管道 ， Ｎ） 在这里简单介绍一下其安装 的焊
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Ni200纯镍管道的焊接
中国化学工程第十六建设公司廖翼翔
山东滨州化工集团公司陈文玮李鹏
摘要：通过对Ni200纯镍的理化性能和焊接性进行分析，制定了该材料的焊接工艺并在工程中成功进行了应用。
采用TIG焊接方法和大电流、快速焊工艺以及进行严格的焊前清理和低温环境必须焊前预热是保证纯镍管道焊接质量的关键。
关键词：热裂纹气孔未熔合焊缝成形焊前清理氩弧焊预热
1、前言
山东省滨州化工集团5万吨/年离子膜片碱装置采用瑞士博特公司（Bertrams Chemical Plant Ltd）技术，其主要原理是通过一、二段蒸发和三段浓缩将32%的NaOH 溶液制成99.99%的熔融烧碱，再通过结片机冷却、刮削制成片碱。
整个工艺过程所涉及的关键设备和管道组成件均从瑞士博特公司进口。
由于烧碱溶液在蒸发、浓缩过程中随着浓度、温度的升高，腐蚀性越来越强，对工艺设备和管道材质选材要求也越来越高，当烧碱溶液浓度≥50%时，不锈钢材料已不能满足耐腐蚀性要求，必须选用具有良好的耐苛性碱腐蚀性能的纯镍材料。
该装置一段蒸发以后的设备和烧碱溶液管道实际采用了Ni200材料，管道总长240多米，焊口260多个。
管道最小规格为DN25mm，最大为DN800mm，壁厚3.05～4.31mm。
在强腐蚀性的苛刻使用条件下，纯镍管道焊接质量好坏关系到整套装置能否长期安全稳定运行，且由于纯镍材质理化性能和焊接性特殊，焊接操作难度大，焊接技术要求很高，业主和博特公司专家对纯镍管道的焊接十分重视，焊接质量检验全部采用瑞士标准。
纯镍管道的焊接也成为该项目施工的关键。
2、纯镍的化学成分和物理性能
2.1化学成分
2.2物理性能
3、低碳镍的焊接性分析
纯镍材料焊接主要存在焊接热裂纹、气孔和焊缝外观成形差等问题。
1）焊接热裂纹
纯镍材料含镍量≥99%，焊接时具有一定的热裂倾向，与含镍量较高的纯奥氏体不锈钢（δ≤0.6%）较为相似。
纯镍材料的热裂倾向跟材料中是否含硫、磷等有害元素及含量有关。
少量的硫、磷元素存在就可能对纯镍的焊接产生相当大的影响，随着硫、磷含量的增高，热裂倾向大大增加。
其原因是焊缝金属从液态冷却凝固过程中，硫、磷与镍形成的低熔共晶向焊缝金属的晶界偏析而形成液态薄膜，在焊接拉应力的作用下导致热裂纹的产生。
硫、磷等杂质元素的有害作用还具有叠加的倾向。
因此控制材料中硫、磷杂质元素的含量，防止外界含硫、磷物质污染非常重要。
2）焊缝气孔
纯镍对氢气孔非常敏感。
氢在液态金属中溶解度较大，随着温度的下降而显著降低，由于纯镍导热系数大，固液相温度区间小，液态金属粘度大，流动性差，焊缝结晶凝固快，熔池液态金属中溶解的氢不易析出，熔池容易为氢所饱和而形成气孔。
控制焊缝气孔的关键是减少熔池液态金属中的[H]等的含量，一方面应采用合适的焊接材料，另一方面必须保证焊件和焊丝的清洁，防止外界空气、油脂、水份等污染熔池。
焊接气候条件对焊缝气孔影响相当大。
当环境气温低于16℃时易产生气孔，这是由于坡口表面存在冷凝水的缘故，使用丙酮擦洗也不能清除，焊前必须预热；施焊时还要求空气相对湿度<65%。
3）未熔合和焊缝成形差
由于纯镍导热系数大、熔池冷却凝固快，小电流焊接不易充分熔化母材，导致焊缝易出现未熔合缺陷；液态金属流动性和润湿性差，焊缝表面纹路较粗，易产生咬边、凹陷，焊缝成形不如碳钢和不锈钢美观；另外纯镍焊接时熔池颜色变化不大，不易看清也是导致焊缝成形较差的原因之一。
4、焊接工艺
1）焊接方法的选择
手工钨极氩弧焊（TIG）具有熔池保护效果好，焊缝金属致密，焊丝中脱氧合
金元素过渡系数高，易于操作，焊缝外观成型美观，探伤合格率高等优点，纯镍管道现场焊接采用TIG 焊能保证焊接质量。
2）焊接材料的选择
该牌号焊丝中含有一定的锰，锰与硫化合阻止低熔共晶硫化镍的形成，能有效预防热裂纹的产生；焊丝中少量的铝、钛元素则起到脱氧剂作用。
3）纯镍材料的保管和防护
纯镍易受到硫的侵害，当它与含硫物质接触，温度超过300℃的临界值时，热的硫就会渗入晶界转化为硫化镍。
硫以很多种形式存在于物质中，易于纯镍接触的有油、油脂、灰尘、油漆、标记墨水、胶布、指纹（汗液）、脚印、还有含硫化物的污染空气等。
因此为了避免材料受到污染，施工前纯镍管子、管件一定要存放在干燥、干净和安全的仓库，并指定专人负责保管。
安装前车间门窗封闭、地面打扫干净；安装过程中工人穿干净的工作服，戴干净的手套，不直接用手摸材料；预制材料放在干净的工作平台上，并用塑料薄膜覆盖；材料不跟铁件、地面接触；在材料表面不得用记号笔作标记等。
4）坡口制备
纯镍焊缝金属不象碳钢和不锈钢焊缝金属那样易于流动和润湿母材，为便于焊1。
采用管子坡口机加工管道坡口，不便于机加工的坡口可先采用角向磨光机磨制，然后用挫刀修磨坡口表面。
5）焊前清理和组对
组对前先用不锈钢钢丝刷将坡口表面的氧化膜清理干净，然后用丙酮或酒精擦洗坡口及两侧50mm范围内母材表面，以除去水份、油污等。
焊丝不用时放在焊丝包装筒内以免受到外界灰尘等污染，焊接时抽出用丙酮或酒精擦洗后使用。
组对时管子错边量不大于管子壁厚的10%；组对间隙见图1。
点固后的焊缝应随后焊完，以免放置过久需再清理。
6）焊接工艺参数
由于纯镍导热系数大，凝固快，焊接时应采用较大的焊接电流，否则易出现未熔合、根部未焊透、焊缝表面成形差等现象。
纯镍管道焊接工艺参数选择见下表：
7）焊接注意事项
a、打底和第一层填充焊时必须对焊缝背面进行充氩保护，防止焊缝根部氧化和成型不良。
b、打底焊时封口用的胶布不能直接粘在管道上，应如图2所示反粘，防止附
图 2
c、焊接时不得采用划擦法起弧，必须使用专门的氩弧焊机并采用高频引弧，防止夹钨现象。
d、在焊道表面由焊丝中的脱氧剂形成的氧化物、渣点及镍的氧化膜粘着力强，多层焊时必须用不锈钢丝刷或角向磨光机将焊道表面清理干净，防止产生层间未熔合。
e、禁止在母材上引弧，收弧时弧坑应填满。
f、当环境温度低于16℃时焊前应用干燥的热风对坡口及附近区域进行预热，以去除其表面的冷凝水，防止气孔产生。
5、结论
纯镍管道正式安装前按照上述焊接工艺进行了焊接工艺评定，试验一次成功。
在随后的安装中共焊接对接焊口265道，探伤一次合格258道，一次合格率达到97%，焊接质量得到了业主和瑞士专家极高的评价。
实践表明，N2.4068纯镍管焊接采用TIG焊和匹配的UTP80Ni氩弧焊丝以及大角度的焊接坡口，焊接时使用大电流快速焊，并注意对焊缝根部的保护，能获得优质焊接接头。
注意对管子管件的保管和施工过程的防护，认真做好焊前清理也是成功焊接N2.4068纯镍管的关键。
在冬天低温环境条件下，焊前一定要对坡口进行预热。