鋼與鎳及鎳合金焊接，常見問題解答

制造化工和石油設(shè)備時，為了節(jié)省昂貴的鎳，經(jīng)常需要將鋼與鎳及合金焊接在一起。

焊接的主要問題

焊接時，純鎳熱軋板材，焊縫中的主要成分是鐵和鎳，鐵和鎳能夠互溶，不形成金屬間化合物。在一般情況下，焊縫中的含鎳量相對高，純鎳熱軋板材發(fā)貨快不快，所以在焊接接頭的熔合區(qū)，不會形成擴散層。焊接的主要問題是在焊縫中容易產(chǎn)生氣孔和熱裂紋。

氣孔

鋼與鎳及其合金焊接時，影響焊縫中形成氣孔的主要因素是氧、鎳及其他合金元素的含量。

①氧的影響。焊接時，液態(tài)金屬中可能會溶解較多的氧，而氧在高溫時與鎳氧化，形成NiO，NiO能與液體金屬中的氫和碳發(fā)生反應(yīng)生成水蒸氣和，在熔池凝固時如來不及逸出，殘留在焊縫中就形成氣孔。在純鎳與Q235-A埋弧焊的鐵鎳焊縫中，自動化純鎳熱軋板材，在氮和氫含量變化不大的情況下，焊縫中含氧量越高，焊縫中氣孔數(shù)量越多。

②鎳的影響。在鐵鎳焊縫中，氧在鐵鎳中的溶解度不同，氧在液態(tài)鎳中的溶解度大于液態(tài)鐵中的溶解度，而氧在固態(tài)鎳中的溶解度卻比在固態(tài)鐵中的小，因此，氧的溶解度在鎳結(jié)晶時的突變，比在鐵結(jié)晶時的突變更加明顯。所以，焊縫中Ni為15%~30%時的氣孔傾向小，而Ni含量大時，氣孔傾向進一步提高到60%~90%，鋼的溶入量必然下降，因此引起形成氣孔的傾向變大。

③其他合金元素的影響。當(dāng)鐵鎳焊縫中含有錳、鉻、鉬、鋁、鈦等合金元素或符合合金化時，能提高焊縫抗氣孔能力，這是由于錳、鈦和鋁等都具有脫氧作用，而鉻和鉬則提高焊縫固態(tài)金屬中的溶解度。所以鎳與1Cr18Ni9Ti不銹鋼焊縫的抗氣孔能力比鎳與Q235-A鋼焊縫高。鋁和鈦還能把氮固定在穩(wěn)定的化合物中，也能提高焊縫抗氣孔能力。

鎳基合金復(fù)合板的品類及3例化熱處理實例

由于鎳基合金具有優(yōu)良的耐腐蝕性，在化工設(shè)備、核工業(yè)、海洋工程、航天工業(yè)、制鹽設(shè)備、環(huán)保工程等方面有著廣泛的應(yīng)用。但是，鎳基合金含鎳量高，故采用全金屬的鎳合金成本高昂。鎳基合金復(fù)合板的出現(xiàn)，既降低了鎳基合金使用的厚度即降低了成本，又用基礎(chǔ)碳鋼基層保證了結(jié)構(gòu)的完整性和安全性，是20世紀六七十年以來偉大發(fā)明和材料新應(yīng)用方向。

焊接是利用所產(chǎn)生的能量作為能源，使被焊接的金屬形成牢固的固相結(jié)合的一種焊接方法。它既是一種重要的金屬零件(構(gòu)件)連接方法，又是一種基本的金屬材料復(fù)合技術(shù)。焊接而成的金屬復(fù)合材料具有單一金屬的綜合性能和很高的性能價格比，尤其是可以節(jié)約貴重稀缺金屬。因此焊接在材料合成和加工領(lǐng)域具有的地位。

鎳基合金的種類及應(yīng)用

按照合金的主要性能，可以把鎳基合金分為鎳基耐熱合金、鎳基耐蝕合金、鎳基耐磨合金等;按照成分進行分類，可以分為Ni-Cr-Mo合金、Ni-Mo合金、Ni-Cr-Mo-Cu合金、Ni-Cu合金、Ni-Cr合金等。以下幾種為常見鎳基合金的牌號。

HastelloyC-276(UNSN10276，簡稱C-276合金)，一種Ni-Cr-Mo-W合金，具有優(yōu)異的耐點腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂性能，特別是在含氯離子的煙氣脫硫環(huán)境中的耐蝕性能。廣泛用于煙氣脫硫工程、治污工程、化工設(shè)備等領(lǐng)域。

Inconel

625(UNSN06625，簡稱625合金)，一種Ni-Cr-Mo合金，用于苛刻性腐蝕環(huán)境，高規(guī)格純鎳熱軋板材，尤其是存在縫隙腐蝕、點腐蝕及高溫氧化環(huán)境中。廣泛用于航天工程、化工設(shè)備、石油開發(fā)、治污工程等領(lǐng)域。

Incoloy

825(UNSN08825，簡稱825合金)，一種Ni-Fe-Cr-Mo合金，具有優(yōu)異的耐硫酸和磷酸腐蝕性能，很好的耐點腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂和晶間腐蝕性能。廣泛用于化工設(shè)備、石油工程、治污工程等領(lǐng)域。

Inconel

600(UNSN06600，簡稱600合金)，一種Ni-Cr-Fe合金，具有很好的耐應(yīng)力腐蝕開裂，耐堿腐蝕等性能。廣泛用于石油化工、核工業(yè)等領(lǐng)域。

Monel

400(UNSN04400)，一種Ni-Cu合金，在海水、稀、稀硫酸等腐蝕環(huán)境中具有優(yōu)異的耐腐蝕性能。廣泛應(yīng)用于海洋工程、制鹽設(shè)備、化工設(shè)備等領(lǐng)域。