Schweißbarkeit Prozessparameter und zu beachtende Punkte für Schweißer, die Nickel und Nickellegierungen verarbeiten

鎳及鎳合金產品具有優異的耐腐蝕性能，在化工領域中的應用越來越廣泛，下面就鎳及鎳基合金的特點和焊接工藝進行介紹。

1. 材料慨述

工業純鎳在國內主要是N6，國外有Nickel 200、Nickel 201；鎳基耐腐蝕合金分為因科耐爾（Inconel）、因科洛依（Incoloy）、蒙耐爾（Monel）、哈斯特洛依（Hastelloy）等。

1.1 工業純鎳Nickel 201
Nickel 201是工業純鎳，具有優良的塑性和韌性，高的化學穩定性。純鎳有耐大氣、鹼、淡水鏽蝕。在熱濃鹼液中耐腐蝕性能極好，在中型和微酸性溶液及有機溶劑等介質中也有較好的耐蝕性。不耐氧化性酸和含有氧化劑的溶液以及多數熔融金屬的腐蝕。在高溫含硫氣體中也會發生硫化變脆。
1.2 因科耐爾Inconel 600
因科耐爾Inconel 600具有理想的強度、加工性、耐腐蝕和耐熱性能。有良好的抗高溫氧化、腐蝕、冷熱加工性能及低溫力學性能。
1.3 因科洛依Incoloy 825
Incoloy 825含鉻量與不銹鋼接近，因而在一般腐蝕性介質中的耐腐蝕性能也和不銹鋼類似，對熱鹼液，鹼性硫化物的耐蝕性比不銹鋼好，抗高溫腐蝕性能更好。
1.4 蒙耐爾 Monel 400
Monel 400對鹵素、中性水溶液、苛性鹼溶液、稀硫酸、氫氟酸和磷酸等具有良好的耐蝕性能。對氯化物、濃硫酸、高溫含硫氣體等不夠耐蝕。對非氧化性酸，特別是對氫氟酸的耐蝕性非常好。
1.5 哈斯特洛依 Hastelloy B-2
Hastelloy B-2的碳、硅含碳量極低，改變了在敏化狀態和焊后狀態的抗晶間腐蝕性能。它可以在沸騰溫度下任何濃度的鹽酸介質中使用。
1.6 Hastelloy C-276
Hastelloy C-276在氧化性和還原性介質中都具有很好的耐蝕性能，尤其適用於混入鐵離子Fe³⁺、銅離子Cu2+等強氧化性離子的鹽酸、硫酸溶液、以及氯化物和海水的孔蝕。

2. 焊接材料

2.1 填充金屬
在選擇焊絲時，應選擇加入Ti、Al、Nb等元素的焊絲。可以防止焊縫金屬產生裂紋和氣孔等缺陷。
2.2 保護氣體
保護氣體採用氬氣。
2.3 電極
選用鈰鎢電極，發射電子能力強，引弧穩弧性能好，載流能力高，輻射性小。

3. 焊接

3.1 焊接性分析
鎳及鎳合金焊接易產生熱裂紋，也有產生氣孔及中溫敏化脆化的可能。
3.1.1 熱裂紋
與不銹鋼相比，鎳及鎳合金具有較高的焊接熱敏感性，晶間液膜是引發鎳基合金單相奧氏體焊縫凝固裂紋的主要原因。S、P、Si是造成晶間低熔點液膜的主要元素。為此，在焊接前，必須對母材和焊絲進行嚴格的清理。
3.1.2 氣孔
由於鎳基合金固-液相溫度間隔小，流動性偏低，在焊接的快速冷卻凝固結晶下，易產生焊縫氣孔，為了防止氣孔的產生，在施焊前清除坡口及焊縫區的各種污物。
3.1.3 中溫脆化
由於Hastelloy B、Hastelloy C系列合金具有中溫脆化的特性，因此，應盡量採用小直徑焊絲，小電流焊接，較少熱輸入量。
3.2 焊接工藝
3.2.1 焊接方法
鎳基合金的焊接廣泛採用焊條電弧和鎢極氬弧焊，鎢極氬弧焊能較好的控制線能量，焊縫成形好，且無飛濺和熔渣。電流極性採用直流正接法。
3.2.2 焊接準備
（1）環境和工件組對
焊接應在清潔、乾燥的環境中進行，溫度應在15 ℃以上。嚴禁在含鐵等灰塵的空氣中施焊。表面清理完畢的焊件即可進行工件的裝夾組對，在裝夾組對過程中禁止直接用手觸及焊件。
（2）下料及坡口加工形式
鎳基合金的焊接母材坡口角度要大一些，鈍邊的厚度要薄一些，根部間隙不能太小。坡口角度稍大一些為60° – 70°, 對接間隙稍寬（約為2.5 – 3.5mm）。
（3）焊前清理與焊接保護
焊接前要保證：一是母材表面和焊絲表面必須清潔；二是高溫熔池和高溫焊道必須得到氬氣的有效保護。這兩點是獲得優質焊接接頭的重要條件。
3.2.3 焊接工藝參數
對於鎢極氬弧焊，線能量不應超過15kJ/cm，層間溫度不超過150 ℃，以免焊縫及熱影響區產生過熱。
參考下式計算焊接線能量Q:

Q = 60UI/1000V kJ/cm

公式中：

• U-焊接電壓V；
• I-焊接電流A；
• V-焊接速度cm/min。

3.2.4 焊工操作技術
手工鎢極氬弧焊操作時，採用短弧不擺動或小擺動的操作方法。焊接時，填充焊絲的送入不直接浸入熔池，應使填充焊絲位於鎢極的前進方向的前方邊溶化邊送進，焊絲端頭要始終處於氬氣保護之下。收弧時要多填加點焊絲，使焊縫堆高增大。
由於鎳基合金的特性及焊接電流的限制，焊接速度較慢，要求焊工要有耐力和耐性。

3.2.5 焊接中應注意的事項
起弧要在坡口內或引弧板上。多層焊時，層間焊道交接處要錯開。
打底層的焊肉應有一定厚度，在焊接過程中適當調整焊接參數使之得到凸起斷面焊道減少拘束度，否則易出現結晶裂紋。
與腐蝕介質接觸的焊道應盡可能最後施焊，這樣可以減少一次焊道受熱過程，利於耐腐蝕。
要趁熱除去焊縫和熱影響區的表面氧化色彩。

4. 結束語

焊接鎳及鎳合金需要嚴格控制焊接過程中的溫度、速度和環境，同時選擇合適的焊接材料和方法。遵循以上的工藝參數和注意事項可以幫助確保高質量的焊接接頭和安全的工作環境。如若不確定，建議諮詢專業的焊接工程師或相關領域的專家。