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本文摘要:N6焊接工艺研究1。概况随 着我国国民经济的不停生长,化工行业近两年生长迅速。 由于工业纯镍N6力学性能良好,尤其塑、韧性优良,在冷热状态均具有良好的加工性能。不仅如此,N6还具有优异的耐腐蚀性能, 在高温无水HF、不大量通气的所有浓度的有机酸中、非氧化性卤族化合物中、碱性溶液中均具有优异的耐腐蚀性能,因此,成为了种种苛刻腐蚀情况下愈来愈广泛接纳的金属质料。我国石化行业C-PVC装置已往基本都是从外洋引进的,近几年,该设备开始逐步国产化。

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N6焊接工艺研究1。概况随 着我国国民经济的不停生长,化工行业近两年生长迅速。

由于工业纯镍N6力学性能良好,尤其塑、韧性优良,在冷热状态均具有良好的加工性能。不仅如此,N6还具有优异的耐腐蚀性能, 在高温无水HF、不大量通气的所有浓度的有机酸中、非氧化性卤族化合物中、碱性溶液中均具有优异的耐腐蚀性能,因此,成为了种种苛刻腐蚀情况下愈来愈广泛接纳的金属质料。我国石化行业C-PVC装置已往基本都是从外洋引进的,近几年,该设备开始逐步国产化。

2011年我厂首次承接了两台氯化反映器,其主体质料为N6及N6+Q345R复合板,由于我厂既无此方面的焊接加工履历,也无成熟的焊接加工工艺规范。因此,对纯镍质料举行焊接工艺研究、制定合理的焊接工艺规程、控制焊接缺陷, 成为保证设备制造的关键。2。

研究内容和技术指标2.1。研究内容通过改变焊接工艺参数,用手工TIG焊接的方法对N6与N6、N6与Q345R、N6与S30408焊接试板举行焊接,寻找并确定合理的焊接工艺参数。

对焊接试件举行无损检测、蓝点检测、力学性能检测和微观金相检测。2.2。

技术指标对试板焊接讨论处按JB/T 4730.2-2005举行100% RT Ⅱ(AB)级检测,对焊接讨论外貌按JB/T 4730.5-2005举行100%PTⅠ级检测,要求无不及格缺陷。对试板外貌举行酸洗钝化处置惩罚,所形成的钝化膜接纳蓝点法检测,30s内无蓝点为及格。

对试板焊接讨论和热影响区根据NB/T 47016 -2011尺度举行拉伸、弯曲、打击检测,各项指标要求切合尺度要求。对检测及格的焊缝举行微观金相组织的磨练,分析焊接讨论的质量。3。工艺研究及结论3.1。

N6的焊接性分析N6板材中Ni的含量在99.5%以上,杂质的种类主要有Pb、Bi、S、P等,其化学身分见及力学性能详见表1。镍为银白色金属,密度为8.9g/cm3, 熔点1455℃,沸点2730℃。纯镍为单相奥氏体组织,任何条件下加热或冷却都不会发生相变。镍极易与S、P等元素形成低熔点共晶物NiS2-Ni(熔点645℃),Ni3P-Ni(熔点880℃),导致热裂纹的发生。

纯镍在焊接时流动性差,液态时O2、H2、CO2等气体在Ni中的溶解度较大,冷却时溶解度显著减小,来不及逸出时,容易发生气孔。另外N6的电阻率大,热导率低,焊接历程中易过热,导致焊缝晶粒迅速长大,纯镍质料晶粒一旦粗化后,很难用热处置惩罚的方法来改善,严重影响焊接讨论的机械性能和耐蚀性能。

镍和钢焊接时,焊缝金属的主要身分Fe和Ni。Fe和Ni在化学元素周期表中处于同一周期和同一族内,而且能够无限互溶。虽然Fe与Ni在高温下能形成金属间化合物,但温度下降时即行剖析。由此看来,钢与镍焊接时不会造成特殊难题。

钢与镍焊接的难点在于钢或镍中的杂质或合金元素在熔敷金属中的不良影响。熔焊时主要是发生气孔和裂纹等缺陷。3.2。

试验质料及试板制备3.2.1。焊接试板的选择焊接试板接纳δ10mm×400mm×150mm切合GB/T2054-2005尺度的N6纯镍板,δ10mm×400mm×150mm切合GB713-2008尺度的Q345R 低合金钢板,δ10mm×400mm×150mm切合GB 24511-2009尺度的S30408不锈钢板。3.2.2。

坡口的选择由于镍在焊接时流动性差,不宜接纳大电流,所以坡口角度应比普通碳钢的焊接更大些。试板刨70°V型坡口,钝边1mm,间隙2mm,如图1所示。

3.2.3。焊丝的选择焊丝选用切合GB/T 15620-2008尺度的Φ2.5mm的SNi2061(ERNi-1)的焊丝。其化学身分详见表2。

焊丝中的Mn主要用来脱硫,能与硫联合成熔点高的MnS;Al、Ti是脱氧元素,能与焊缝中的O联合,合成无害的氧化钛和氧化铝,同时还具有扰乱枝晶漫衍,细化晶粒的作用,从而提高焊缝金属的抗裂能力。3.2.4。

掩护气体的选择N6的焊接通常接纳氩弧焊,Ar作为掩护气体,但在Ar气中加入少量的H2(体积分数约莫为5%)能有效的降低电流,淘汰热量输入,而且H2气可以有效地和熔池中的O2气发生反映,起到脱氧的作用。通太过别接纳99.99%的Ar气和95%的Ar气+ 5%的H2气混淆气作为掩护气体,在试板上举行焊接试验,通过焊接试验,发现加入了H2气的混淆掩护气体,其焊缝呈银白色,掩护效果更佳。

同时,加入H2气后,还可以降低焊接电流, 淘汰热输入,提高焊缝质量。3.3。试板的焊接3.3.1。

焊接工艺参数N6在焊接时,一般来说应该接纳较低的线能量,焊接前不举行预热,并接纳低的层间温度。但液态镍的流动性差,熔深浅,焊接电流也不宜太小。所以,焊接时应该接纳中等的焊接电流,焊接速度只管提高,用淘汰高温停留时间的措施来控制焊接线能量。

随着焊缝含氧量的上升,焊缝的抗拉强度和硬度显着上升,焊缝塑性显着下降,焊缝因氧的污染而变脆,所以在焊接时,焊缝反面还应加Ar气掩护拖罩实施掩护,防止焊缝金属氧化。Ar气掩护拖罩的结构如图2所示。

焊接试板划分根据表3的焊接工艺参数举行焊接。3.3.2。焊接质量控制凭据表3的工艺参数焊接试板,焊机接纳WS-400型氩弧焊机,直流正接,焊接时要严格控制热量的输入,层间温度小于60℃。

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焊接时要在清洁的厂房举行,需要严格清除坡口外貌及两侧(各不小于30mm)和焊丝外貌的油污、脏物。先用砂轮清理,再使用钢丝轮举行清理, 最后用丙酮或酒精擦拭焊接坡口部位,以保证清理质量。3.4 磨练3.4.1。

无损检测根据JB/T 4730.3-2005《承压设备无损检测》的要求对焊缝举行100%RTⅡ级检测和100%PTⅠ级检测,个体试板经补焊后,最终都到达了尺度要求。3.4.2。

酸洗钝化和蓝点检测对无损检测及格后的试板,纯镍和不锈钢部门应举行酸洗钝化处置惩罚,需要注意的是纯镍在酸洗时,不宜时间过长,因为常温下Ni在稀HNO3中会发生缓慢的溶解。蓝点检测是用来检测镍板外貌有无铁离子污染的一种磨练方法。详细步骤为用1g铁氰化钾K3[Fe(CN)6]加3mL(65%~85%)硝酸HNO3和100mL水配制成溶液。

然后在镍板外貌涂上磨练液,30s内无蓝点泛起即为及格。试板经蓝点检测均到达要求。3.4.3。力学性能检测经无损检测及格的试样,再划分根据NB/T 47016-2011要求举行了拉伸、弯曲试验,其中N6 与Q345R的焊接试板在碳钢热影响区还做了打击试验。

拉伸试样断口均断于镍板的热影响区处。焊接后的镍板抗拉强度比母材都略有下降,其中较为严重的是N6-3、N6+Q345R-3、N6+S30408-3 的拉伸强度不及格。通过焊接工艺试验,确定了合理的焊接工艺参数,详见表4。其中N6-1,N6 +Q345R-2,N6+S30408-1的焊接参数较为合理。

3.4.4 微观金相检测为了进一步分析焊接工艺对金相组织的影响, 对N6与N6,N6与Q345R,N6与S30408的母材、热影响区、焊缝划分举行了微观金相的检测。(1)由图3可以看出,N6与N6焊接时,其母材部门为晶粒度较小的奥氏体组织;热影响区仍为奥氏体组织,但晶粒度显着粗大;焊缝为树枝状奥氏体。

(2)N6与Q345R焊接组织金相图,见图4。Q345R母材为铁素体与珠光体沿轧制变形偏向交替成带状漫衍。在Q345R热影响区一侧有重结晶现象发生;在N6一侧形成Fe和Ni无限互溶的奥氏体组织,且晶粒粗大。

焊缝为树枝状奥氏体组织,与N6焊缝相似。(3)N6与S30408焊接组织金相图,见图5。

S30408母材为奥氏体不锈钢,其组织状态为轧制破碎后的奥氏体晶粒。在焊接热影响区,N6 组织显着粗化。在焊缝处,其组织含有Fe、Ni、Cr等元素,但组织状态仍为Ni的树枝状奥氏体晶粒。

3.5。试验效果分析通过以上焊接工艺试验效果可以发现,N6 在焊接时如接纳较大的焊接电流,容易使热影响区的奥氏体组织晶粒急剧增大,尤其是经由多次加热的部位。

奥氏体晶粒长大使质料的力学性能急剧下降,造成N6-3、N6+Q345R-3、N6+S30408-3三块试样在热影响区发生断裂,且抗拉强度达不到母材尺度。另外,需要注意的是N6在焊接时,对气体的掩护要求很是严格,焊缝一旦氧化,其塑性会发生显着下降,焊缝变脆。一般焊缝呈银白色或金黄色均为及格,呈蓝色或玄色必须打掉重焊。

在焊接历程中焊材、母材外貌的清洁度也至关重要。母材、焊丝外貌上的水分、油污中都含有O、C等元素,高温时溶入液态金属,凝固历程中来不及逸出,便形成气孔。

在举行多层焊时, 焊前及层间还应将焊接坡口氧化膜清除,先用砂轮清理,再使用钢丝轮举行清理,最后用丙酮或酒精擦拭焊接部位,以保证焊接质量。由于镍与钢的焊接性良好,在N6与Q345R、N6与S30408焊接时,基本与N6与N6焊接的工艺参数相同。可是如果焊缝中的Ni含量低于30%, 并在焊后快速冷却,会在焊缝金属中形成马氏体组织,从而提高了焊缝金属的硬度,使讨论塑性和韧性急剧下降。

接纳SNi2061纯镍焊丝举行焊接,能有效保证焊缝中的Ni含量大于30%,焊缝中未泛起马氏体组织,且焊缝讨论性能良好。3.6。结论(1)N6与N6、N6与Q345R、N6与S30408接纳手工氩弧焊的焊接方法,焊丝接纳SNi2061焊丝,能够获得优质的焊接讨论。

(2)焊接时,氩气掩护、焊接参数、焊前清理、层间温度都是影响焊接质量的关键因素。4。解决的关键技术问题、到达的技术指标及取得的主要结果通过焊接工艺试验,掌握了N6与N6、N6与Q345R和N6与S30408的手工TIG焊焊接工艺参数及方法,而且经无损检测、蓝点检测、力学性能检测、微观金相检测,各项指标均满足相关尺度要求,完全到达了预期的试验目的。

5。研究结果及应用前景 纯镍质料的压力容器,现在在海内可以生产的厂家不多,已往这类设备大多都是从外洋入口,近几年才开始陆续国产化,产物附加值高。通过本次焊接工艺试验研究,为我厂以后制造同类产物奠基了坚实的基础,对有色金属压力容器的制造积累了名贵履历,并将成为我厂新的经济增长点。


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