镍和镍合金的焊接

合
金
UNS N06625 （Inconel 625）
UNS N10001 UNS N10665 UNS N06455 UNS N10276
退火
固溶退火 -
≥414
≥276 ≥310 ≥352 ≥276 ≥283
≥827
≥690 ≥690 ≥760 ≥690 ≥690
≥30
≥30 ≥40 ≥40 ≥40 ≥40
碳钢的焊缝熔深，使用自 动钨极气体保护焊，在相同焊接规范条件下，低碳钢焊缝 熔深最深，600合金焊缝熔深最浅，只有低碳钢的一半。 由于镍基耐蚀合金焊缝金属熔深浅，接头钝边的厚度要薄 一些。
3）预热和焊后热处理 镍基耐蚀合金一般不需要焊前预热。但当母材温 度低于15℃时,应对接头两侧250~300mm宽的区 域内加热到15-20℃，以免湿气冷凝。 一般不推荐焊后热处理.
4）ENiMo-1焊条用于焊接Ni-Mo合金(NS321合金hastelloyB)。Ni-Mo合 金与钢及与其他镍基合金的焊接。 ENiMo-7焊条用于焊接Ni-Mo合金(NS322合金)。其他用途同ENiMo-1。 ENiMo-3焊条用于镍基、钴基和铁基合金不同金属组合的焊接。 5）ENiCrMo-l焊条主要用于焊接G合金。ENiCrMo2焊条主要用于焊接X 合金。ENiCrMo-3焊条主要用于焊接NS336(625)合金。ENiCrMo-4焊 条主要用于焊接NS334〈C-276〉合金。ENiCrMo-5焊条主要用于焊 接NS333(C)合金。ENiCrMo-7焊条主要用于焊接NS335(C4)合金。 ENiCrMo-9焊条主要用于焊接G-3合金。它们还可以用于在钢上堆焊 Ni-Cr-Mo合金以及Ni-Cr-Mo合金与钢及与其他镍基合金的焊接。 EniCrMo-3焊条的使用温度范围从低温到980℃。ENiCrMo-6焊条主 要用于焊接9%Ni钢。
2.4．耐蚀性能 1）对于大多数镍基耐蚀合金，焊后对耐蚀性能并没有多 大影响。通常选择填充材料的化学成分与母材接近。这样 焊缝金属在大多数环境下其耐蚀性与母材相当。 2）但有些镍基合金焊接加热后对靠近焊缝的热影响区产 生有害影响。例如Ni-Mo合金通过焊后退火处理来恢复热 影响区的耐蚀性。对于大多数镍基合金不需要通过焊后热 处理来恢复耐蚀性。但对一些工作在特殊的环境中的材料 例外。例如：600合金工作在熔融状态苛性碱中及400合 金工作在氢氟酸介质中，需要焊后消除应力热处理以防止 应力腐蚀裂纹。
3、 镍基耐蚀合金的焊条电弧焊
3.1焊条分类： 镍基耐蚀合金的焊条分为五类,既工业纯镍、Ni-Cu、NiCr-Fe、Ni-Mo、Ni-Cr -Mo。 1）ENi-l焊条用于焊接工业纯镍 (200或201合金)以及镍和钢 的焊接及在钢上堆焊镍。 2）ENiCu-7焊条用于焊接Ni-Cu合金(400合金)以及Ni-Cu合金 与钢的焊接及在钢上堆焊Ni-Cu合金。
Hastelloy C276
Hastelloy C4 Incoloy 800 Incoloy 800H Incoloy 800HT Incoloy 825 Carpenter 20Cb Hastelloy G Hastelloy G2 HT30
54Ni-16Mo-15Cr
61Ni-16Mo-16Cr 33Ni-21Cr 33Ni-21Cr 33Ni-21Cr 42Ni-21.5Cr-3Mo-2.3Cu 35Ni-35Fe-20Cr-Cb 47Ni-22Cr-19Fe-6Mo 49Ni-25Cr-18Fe-6Mo 35Ni-19Cr-2.5Si
3) 液态镍基耐蚀合金的流动性较差，为了防止产生未熔合、气孔等缺欠， 一般要求在焊接过程中要适当的摆动焊条。摆动的大小取决于接头的 形式、焊接位置及焊条的类型。摆动的宽度不能大于焊芯直径的3倍。 焊条每次摆动极限结束时要稍稍停顿一下，以便使粘稠的焊缝金属有 时间填充咬边。宽焊道金属可能造成夹渣、大的焊接熔池、焊道表面 凹凸不平以及破坏电弧周围的气体保护气氛。保护不良可能造成焊缝 金属的污染。 4) 断弧时要稍微降低电弧高度并增大焊速以减小熔池尺寸。这样做可 以减小火口裂纹。焊接接头再引弧时应采用反向引弧技术，以利于调 整接头处焊缝平滑并且能有利于抑制气孔的发生。
2.3．限制热输入 采用高热输入方法焊接镍基耐蚀合金可能产生不 利影响。在热影响区(HAZ)产生一定程度的退火 和晶粒长大。高热输入可能产生过度的偏析、碳 化物的沉淀或其他的有害的冶金现象。这就可能 引起热裂纹或降低耐蚀性。 在选择焊接方法和焊接工艺时还必须考虑母材的 晶粒尺寸。由于粗大晶粒的晶界存在较多的碳化 物和促进液化裂纹的金属间化合物，因而就增大 了热裂纹倾向。 当焊接出现问题时应改进焊接工艺，减少热输入 或采用其他低热输入的焊接方法。窄焊道就是改 进焊接工艺的一个实例。
材 料 类 别
材 料 编 号 UNS N02200 (Nickel 200）
国 别 美 美 美 美 美 美 美 美 美
力 学 性 能 供货状态 退火 轧制状态 退火 轧制状态 退火 轧制状态 ReL MPa ≥100 ≥135 ≥80 ≥80 ≥195 ≥240 ≥240 Rm MPa ≥380 ≥380 ≥345 ≥345 ≥480 ≥550 ≥586 A % ≥40 ≥30 ≥40 ≥30 ≥35 ≥30 ≥30
2.5 工艺特性 l）液态焊缝金属流动性差 焊缝金属流动性差,不易流到焊缝两边。因此为获得 良好焊缝成形,有时采用摆动工艺。但这种摆动是 小摆动,摆动距离不超过焊条或焊丝直径的三倍。 接头的坡口角度更大 。 2) 焊缝金属熔深浅 这也是镍基耐蚀合金的固有特性。同样并不能通过 增大焊接电流来增加熔深。如上所述,如果电流过 大对焊接有害，引起裂纹和气孔。由于镍基耐蚀合 金焊缝金属熔深浅，接头钝边的厚度要薄一些。
3.2 焊接工艺 1) 镍基耐蚀合金的焊接工艺与获得高质量的不锈钢焊缝的焊接工艺相 似。由于镍基耐蚀合金的熔深更浅及液态焊缝金属流动性差，在焊接 过程中必须严格控制焊接参数的变化。镍基耐蚀合金焊条一般采用直 流，焊条接正极。 2) 每一种类型和规格的焊条都具有一个最佳电流范围。对于具体接头 焊接电流的设置应该考虑母材厚度、焊接位置、接头形式和装卡刚性 等因素。焊接电流过大可能引起许多问题，例如电弧不稳、飞溅过大、 焊条过热或药皮脱落，并增大热裂纹倾向。尽量采用平焊位置，焊接 过程应始终保持短弧。当焊接位置必须是立焊和仰焊时，应采用小焊 接电流和细的焊条，电弧应更短，以便很好的控制熔化的焊接金属。
1) 其中ERNiCr-3焊丝用于焊接Ni-Cr-Fe合金（NS312合
金）、在钢上堆焊Ni-Cr-Fe合金、异种镍基合金焊接以及 钢和镍基合金焊接。 2) ERNiCrFe-5焊丝用于焊接Ni-Cr-Fe合金（NS312合金）。 ERNiCrFe-6焊丝用于在钢上堆焊Ni-Cr-Fe合金以及钢和镍 基合金焊接。 3) ERNiFeCr-1焊丝用于焊接Ni-Fe-Cr-Mo-Cu合金〈NS142 合金Incoloy825〉。 4) ERNiFeCr-2焊丝用于焊接Ni-Cr-Fe-Nb-Mo合金(718合 金)。 5) ERNiMo-2焊丝用于焊接Ni-Mo合金(NS321合金)、在钢 上堆焊Ni-Mo合金以及Ni-Mo合金与钢及与镍基合金焊接。
铁 镍 合 金
Incoloy 825
Carpenter 20Cb-3 Hastelloy G Hastelloy G2
UNS N08825 （Incoloy 825）
UNS N08020 UNS N06007 UNS N06975
美
美 美 美
退火
-
≥241
≥241 -
≥586
≥551 ≥621 ≥586
牌号
Nickel 200 Nickel 201 Monel 400 Inconel 600 Inconel 625 Hastelloy X Hastelloy B Hastelloy B2
公称成分
99.0Ni 67Ni-30Cu 72Ni-15Cr-8Fe 60Ni-22Cr-9Mo-3.5Cb 47Ni-22Cr-9Mo-18Fe 62Ni-28Mo-5Fe 65Ni-28Mo-2Fe
镍和镍合金的焊接
1、常用铁镍合金、镍合金


镍合金系统有Ni Ni-Cu，Ni-Cr-Mo，Ni-Cr-Fe，Ni-Mo； 合金名称为Nickel，Monel，Inconel，HastelloyB、B2， C276、C4。 铁镍合金合金系统有：Fe-Ni-Cr，Ni-Cr-Fe-Mo，Ni-Fe-Cr， 合金名称为Incoloy，Carpenter，HastelloyG、G2， HastelloyX；
材 料 类 别
材 料 编 号 UNS N08800 （Incoloy 800）
国 别 美 美 美
力 学 性 能 供货状态 热轧 退火 退火 ReL MPa ≥240 ≥170 ≥170 Rm MPa ≥550 ≥450 ≥450 A % ≥25 ≥30 ≥30
Incoloy 800
UNS N08810 （Incoloy 800H） UNS N08811 （Incoloy 800HT）
≥30
≥30 ≥35 ≥40
Hastelloy X
UNS N06002
美
-
≥240
≥655
≥35
2、 镍基耐蚀合金的焊接特点 2.1 焊接热裂纹
镍基耐蚀合金具有较高的热裂纹敏感性。热裂纹 分为结晶裂纹、液化裂纹和高温失塑裂纹。结晶 裂纹最容易发生在焊道弧坑,形成火口裂纹。结晶 裂纹多半沿焊缝中心线纵向开裂,也有垂直于焊波。 液化裂纹多出现在紧靠熔合线的热影响区中,有的 还出现在多层焊的前层焊缝中。高温失塑裂纹既 可能发生在热影响区中,也可能发生在焊缝中。
3）ENiCrFe-1焊条用于焊接Ni-Cr-Fe合金(NS312合金)，在 钢上堆焊Ni-Cr-Fe合金。焊件使用的温度范围从低温到 980℃。然而温度在820℃以上并不具有最佳抗氧化性和强 度。 ENiCrFe-2焊条用于焊接Ni-Cr-Fe合金(NS312合金)，含 Ni9%钢以及异种金属(包括有碳钢、不锈钢、镍和镍基合 金)。被焊件使用的温度范围同ENiCrFe-1。 ENiCrFe-3焊条用于焊接Ni-Cr-Fe合金(NS312合金)，在钢 上堆焊Ni-Cr-Fe合金以及钢和镍基合金的焊接。焊件使用 的温度范围从低温到480℃的焊件。 ENiCrFe-4焊条用于焊接9%镍钢。 ENiCrFe-7焊条用于焊接Ni-Cr-Fe合金(NS315合金)，以及 在钢上堆焊Ni-Cr-Fe合金。
Nickel 200 UNS N02201 （Nickel 201） 镍 Monel 400 Inconel 600 Inconel 625 Hastelloy B Hastelloy B2 Hastelloy C4 Hastelloy C276 UNS N04400 （Monel 400） UNS N06600 （Inconel 600）
4、镍基耐蚀合金的钨极气体保护电弧焊 钨极气体保护电弧焊已广泛用于镍基耐蚀合金的焊接，特别 适用于薄板、小截面、接头不能进行封底焊以及焊后不允 许有残留熔渣的结构件。 钨极气体保护电弧焊不仅可用于焊接固溶强化镍基合金，而 且也可用于焊接沉淀硬化镍基合金。钨极气体保护电弧焊 是焊接沉淀硬化镍基合金的最常用的方法。 4.1焊丝 镍基耐蚀合金焊丝成分大多数与母材相当，但焊丝中一般 多加入一些合金元素，以补偿某些元素的烧损以及控制焊 接气孔和热裂纹。镍基耐蚀合金焊丝与焊条一样也分为5 类。其多数型号都有对应的焊条型号。
2.2．焊件清理
焊件表面的清洁性是成功地焊接镍基耐蚀合金的一个 重要要求。焊件表面的污染物质主要是表面氧化皮和引起 脆化的元素。镍基耐蚀合金表面氧化皮的熔点比母材高得 多,常常可能形成夹渣或细小的不连续氧化物。。S、P、 Pb、Sn、Zn、Bi、Sb和As等凡是能和Ni形成低熔点共晶 的元素都是有害元素。这些有害元素增加镍基耐蚀合金的 热裂纹倾向。在焊接预热或焊接前,必须完全清除这些杂 质。 清理的方法取决于被清理物质的种类。车间污物、油 脂可用蒸汽脱脂或用丙酮及其他溶液去除。对不溶于脱脂 剂的漆和其他杂物，可用氯甲烷、碱等清洗剂或特殊专用 合成剂清洗。标记墨水一般用甲醇清洗。被压入焊件表面 的杂质，可用磨削、喷丸或盐酸溶液(10%体积比)清洗并 用清水洗净。