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-N1201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(2.5)N i 2 0 1的化学成分如下表牌号CSiFeSPNiCuNi201W0.15W0.35W0.40W0.01W0.02N99.0W0.252、低碳镍的焊接本工程镍管规格为(88.9X3.05/33.7X2.6/21.3X2.0/13.5X2.0), 采用氩弧焊接工艺，焊接参数如下：焊接电流电弧电压喷嘴直钨棒直径氩气流量(L/min)焊接速度层间温度线能量/焊层/A/V径/mm/mm焊枪管内/(cm/min)/C(KJ/cm)190110142122.510154669W1001.866290120142122.510154669W1002.503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755, 钝边10.5 m m，组对间隙为105 m m，如图2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N99%,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2.2低碳镍的焊接工艺2.2.1焊前准备无论裂纹的产生，还是气孔的产生都与母材及焊丝的表面状况有很大的关 系。焊前准备包括焊口的加工、清理，焊材的清理和点固焊等工作。焊接镍管时需准备一个组对平台（不能用碳钢），为镍管的焊接准备一套 专用的工具，这套工具不能使用在碳钢材质的管道或设备中，一旦用在了碳钢 的材料上就再也不能用在镍材料的焊接工作中。管道可以用等离子或角向砂轮机进行切割，坡口用专用角向砂轮磨光机进 行打磨加工。焊缝两边至少50mm内必须打磨光亮，且要达到连续的程度。无法 产光亮的表面，可以使用220目的砂纸打磨金属的最初层（约01mm的厚度）， 以便能完全清洗。对加工好的焊件必须用丙酮和乙醇进行清洗。管道焊缝内外、两边至少500mm的宽度内，用干净的或新的抹布擦拭干净， 然后用丙酮和乙醇（丙酮和乙醇仅仅是用来做溶剂清洗污垢，沾有污垢的抹布 将不能再次使用）对管道内外壁进行多次清洗，且清洗的范围必须超过打磨的 区域。焊丝在使用前用220目砂纸打磨表面的氧化层（露出金属光泽），然后用丙酮和酒精进行清洗干净后方能使用。清洗的保护：清洗工作完毕或焊接工作中断暂停时，为防止新的污染，所 有棵的表面都要用聚乙烯膜进行遮盖（只能使用干净的那一面与镍接触，不要 使用卷用过的膜，采用拆叠的方法，干净的一面朝里）。在安装过程中，碳钢和低碳镍不能直接接触（如：工具、辅助装置、吊装 等），必须采取隔离措施.2.2.2焊接方法管道定位焊缝应均匀分布，定位焊缝的长度宜为1015mm，高度宜 为24 mm，且不应超过壁厚的2/3。定位焊缝应保证焊透及熔合良好，且 不得有气孔、夹渣等缺陷。定位焊缝应平缓过渡到母材上，且焊缝两端应磨削 成缓坡。镍材质在焊接过程中的主要特点是流动性差，焊接宜采用小线能量并 保持电弧电压的稳定，焊枪保持接近垂直位置，弧长尽可能短，加焊丝时弧长 与焊丝直径接近。焊缝多层焊时，宜采用多道焊，底层焊道完成后，层间一定要清理，采用 铜丝刷或不锈钢丝网清理，再用丙酮清洗。焊件表面严禁远离焊口引弧，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。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。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。控制层间温度，层间温度应控制在60C以下，防止热影响区金属经受高温 作业的时间过长而引起晶粒粗化。一条焊缝最好一次性完成，中途不能停焊，迫不得已时，接头处应重叠 10-20mm，在焊接第二层焊缝时，对前一道焊缝要彻底清除表面污染、杂物等缺 陷，填满弧坑，接弧处应熔合焊缝。所有焊缝必须用焊接人员的个人标志进行焊缝标志，做单线图，必须要求 有管线号、焊口号、焊工号、日期。焊缝修补：在清除焊缝缺陷打磨之后，修补焊缝之后，必须根据同样的规 范进行重新穿透测试。所有返修焊缝必须有全面记录（如：焊接缺陷斩类型、位置、返修焊工号、 日期、测试结果）在单线图上标识。2.2.3用充氩方式，加强保护当采用钨极氩弧焊方法进行定位焊和焊接底层焊缝时应采用充氩保护，焊 缝背面应采取氩气保护措施。也在焊嘴侧加一辅助输送保护气的拖罩（输送保 护气体拖罩，材料为紫铜制成，根据不同位置和规格，可制作许多不同位置和 规格的保护罩），焊接过程中，焊丝的加热端应置于保护气体中，防止气孔同 时也有利于防止高温氧化。用封堵管端头、采用水溶纸或者锡箔纸堵在焊缝两 侧的方法形成气室，用微压的氩气赶走气室中的空气。焊接时用注射用针头或者 紫铜管外接软管向气室充氩。焊缝坡口间隙采用干净白布或软纸叠成条进行堵 塞，使气室形成较高的氩气浓度,并采用边焊边揭的方法，以不烧白布和软纸为 度。氩气的纯度要求不低于99.99%。2.2.4采取预热措施焊接气候条件对焊缝气孔影响相当大。当环境气温低于16C（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。当环境 温度低于16C使，焊前必须预热，焊缝两侧各3 0 0 mm范围内加热至152 0C，以避免湿气；施焊时还要求空气相对湿度65%，当空气相对湿度大于 此值时，须对焊接周围进行升温。