CN102275030B - 奥氏体不锈钢与镍基合金的对接焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种奥氏体不锈钢与镍基合金的对接焊方法，采用氩气作保护气，用钨极氩弧焊的方法进行焊接，对每层焊缝焊接之间的层间温度、层间清理和焊接速度、焊接电流进行严格控制，改善了镍基合金与奥氏体不锈钢异种金属对接焊中可能出现的热裂纹、气孔等缺陷。

Description

奥氏体不锈钢与镍基合金的对接焊方法

技术领域

本发明涉及一种对接焊方法，尤其涉及一种奥氏体不锈钢与镍基合金的对接焊方法。

背景技术

在压水堆型反应堆控制棒驱动机构中，密封壳与密封壳管嘴的异种金属对接焊一直是一个难题。密封壳的材料为奥氏体不锈钢，密封壳管嘴的材料为Inconel690镍基合金，奥氏体不锈钢与镍基合金异种金属对接焊中极易出现热裂纹、气孔等缺陷。镍基合金与不锈钢焊接时，氧的溶入量是影响焊缝中形成气孔的主要因素，氧在液态镍中的溶解度大于在液态铁中的溶解度，而氧在固态镍中的溶解度却小于在固态铁中的溶解度。因此，氧的溶解度在镍结晶时的突变比在铁结晶时中明显，故镍基合金形成气孔的倾向要大于奥氏体不锈钢。镍基合金在熔融态时能溶入较多的氧，在高温时易于使镍形成NiO，NiO与液态金属中的氢和碳反应生成水和CO，水和CO在熔池凝固时来不及逸出而形成气孔。另外，由于304LN奥氏体不锈钢与Inconel690镍基合金在物理性质上的差异，易产生较大的焊接应力，增加了产生热裂纹的可能性，而且由于焊缝中含镍量高，热裂纹倾向较大。若焊接线能量过大，易形成方向性极强的柱状晶，使杂质的偏析更严重，会增大热裂纹倾向。并且由于Ni的熔点只有1446℃，而氧化形成的NiO的熔点高达2090℃，故容易产生NiO夹杂。并且镍基合金的液态流动性差，润湿性不好，易产生未焊透现象。

因此，现有的对接焊方法无法使奥氏体不锈钢与镍基合金焊接后的焊接层达到设计要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：奥氏体不锈钢与镍基合金的异种材料之间对接焊极易出现热裂纹、气孔等缺陷，还会产生未焊透现象。

为了解决上述问题，本发明采取的技术方案是：

一种奥氏体不锈钢与镍基合金的对接焊方法，包含以下步骤：

第一步、下料：对奥氏体不锈钢与镍基合金工件按所需尺寸加工成坯料；

第二步、定位点焊：对加工好的奥氏体不锈钢与镍基合金坡口处对接后点焊定位；

第三步、焊接：对已定位的坡口，加入ERNiCrFe-7A光焊丝，采用纯度≥99.997%氩气作保护气，用钨极氩弧焊的方法进行焊接，对每层焊缝焊接之间进行层间温度的控制，保证层间温度≤170℃；

第四步、焊道清理：在每道焊缝焊接完成后用不锈钢钢丝刷刷去氧化层直至焊缝露出金属光泽。

进一步，在第二步中，定位点焊的焊点长度为3～5mm。

进一步，在第三步中，所述氩气的气体流量保持在5L/min～15L/min。

进一步，在第三步中，焊接时的焊接热输入量≤2.36KJ/mm，焊接热输入量根据公式：焊接热输入量=U×I×60/v计算所得，公式中U表示焊接电压；I表示焊接电流；v表示焊接速度，其中焊接电流为90～250A，焊接电压为8～15V。 

进一步，焊接前工件的温度≥16℃。

进一步，奥氏体不锈钢和镍基合金对接后坡口为U型。

本发明的有益效果是：

为压水堆型反应堆控制棒驱动机构密封壳与密封壳管嘴间异种金属的对接焊提供了一种好的方法，制备出无气孔、裂纹、夹杂等焊接缺陷的良好焊接接头。

附图说明

附图1是本发明中异种材料对接焊结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的奥氏体不锈钢与镍基合金的对接焊方法的具体实施方式作详细说明。

一种奥氏体不锈钢与镍基合金的对接焊方法，包含以下步骤：

第一步、下料：对经过复验合格的304LN奥氏体不锈钢工件1与Inconel690镍基合金工件2按所需尺寸加工成坯料；

第二步、定位点焊：对加工好的奥氏体不锈钢工件1与镍基合金工件2坡口处对接后点焊定位，可采用4点定位，焊点长度控制在3～5mm长为宜；

第三步、焊接：对已定位的坡口，加入ERNiCrFe-7A光焊丝，采用纯度≥99.997%氩气作保护气，用钨极氩弧焊的方法进行焊接，对每层焊缝焊接之间进行层间温度的控制，保证层间温度≤170℃；

第四步、焊道清理：在每道焊缝焊接完成后用不锈钢钢丝刷刷去氧化层直至焊缝露出金属光泽。

参见附图1，奥氏体不锈钢工件1开有坡口，镍基合金工件2开有坡口，两工件对接后，坡口形成U型，通过上述对接焊方法，焊接形成焊层3，焊层3无气孔、裂纹、夹杂等焊接缺陷，使奥氏体不锈钢工件1与镍基合金工件2形成良好的焊接接头。

为了对焊层3进行更好的优化，焊接电源极性采用直流正接，其焊接电流为90A～250A,焊接电压为8V～15V。保护气体氩气的流量：5L/min～15L/min，在焊接过程中可根据公式：焊接热输入量=U×I×60/v，计算焊接热输入量，使焊接热输入量≤2.36KJ/mm，公式中U表示焊接电压；I表示焊接电流；v表示焊接速度。在环境温度＜16℃时，对奥氏体不锈钢工件1和镍基合金工件2进行预热，预热温度≥16℃。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种奥氏体不锈钢与镍基合金的对接焊方法，其特征在于：包含以下步骤：

第一步、下料：对奥氏体不锈钢与镍基合金工件按所需尺寸加工成坯料；

第二步、定位点焊：对加工好的奥氏体不锈钢与镍基合金坡口处对接后点焊定位，奥氏体不锈钢和镍基合金对接，坡口为U型，定位点焊的焊点长度为3～5mm；

第三步、焊接：对已定位的坡口，加入ERNiCrFe-7A光焊丝，采用纯度≥99.997%氩气作保护气，所述氩气的气体流量保持在5L/min～15L/min，用钨极氩弧焊的方法进行焊接，焊接时对每层焊缝之间进行层间温度的控制，保证层间温度≤170℃；

第四步、焊道清理：在每道焊缝焊接完成后用不锈钢钢丝刷刷去氧化层直至焊缝露出金属光泽。

2.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢与镍基合金的对接焊方法，其特征在于：在第三步中，焊接时的焊接热输入量≤2.36KJ/mm，焊接热输入量根据公式：焊接热输入量=U×I×60/v计算所得，公式中U表示焊接电压；I表示焊接电流；v表示焊接速度，其中焊接电流为90～250A，焊接电压为8～15V。

3.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢与镍基合金的对接焊方法，其特征在于：焊接前工件的温度≥16℃。