CN108161188A - Haynes282高温镍基合金管子焊接工艺 - Google Patents

Haynes282高温镍基合金管子焊接工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种HAYNES 282高温镍基合金管子焊接工艺。目前HAYNES 282直管接长焊接时，由于是连续焊接，层间温度无法控制、热输入比较大，增加了产生热裂纹的倾向，如果仅仅通过减少焊接电流、电压，降低焊接热输入及停弧控温的方式降低层间温度的方式，会降低焊接效率，国内外还没有HAYNES 282的镍基合金小口径管子的焊接工艺。本发明具体焊接工艺步骤如下：焊接过程中控制层间温度不大于150℃，在热丝钨极氩弧焊过程中可以通过采用喷淋装置进行喷淋冷却的方式进行层间温度的控制，在焊接打底层、管子转动至270°时，打开冷却水阀门，对焊接接头处采用喷淋装置进行喷淋冷却，直至完成所有打底层、填充层、盖面层的焊接。本发明用于HAYNES 282高温镍基合金管子焊接工艺。

Description

HAYNES282高温镍基合金管子焊接工艺
技术领域：
本发明涉及一种HAYNES 282高温镍基合金管子焊接工艺。
背景技术：
目前HAYNES 282直管接长采用热丝机械钨极氩弧焊时，由于是连续焊接，层间温度无法控制、热输入比较大，增加了产生热裂纹的倾向，焊接层间温度可以达到500℃以上，如果仅仅通过减少焊接电流、电压，降低焊接热输入及停弧控温的方式降低层间温度的方式，会降低焊接效率，国内外还没有HAYNES 282的镍基合金小口径管子的焊接工艺；
HAYNES 282是一种时效强化型高温镍基合金，化学成份为57Ni-20Cr-10Co-8.5Mo-Al-Ti，由于其优良的高温力学性能和耐腐蚀性能，易于加工性能，目前已经成为700℃先进超超临界锅炉用候选材料，HAYNES 282焊接时由于微量元素的偏析，低熔点共晶物的形成，在焊接应力的作用下容易被拉裂形成热裂纹，同时镍基合金焊接时金属流动性差，极易产生未融合和未焊透的缺陷，另外镍基合金焊接时层道间容易产生致密的氧化膜，由于其氧化膜的熔点高，残留在焊缝中会产生夹杂缺陷。
发明内容：
本发明的目的是提供一种HAYNES 282高温镍基合金管子焊接工艺。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种HAYNES 282高温镍基合金管子焊接工艺，所述的HAYNES
282的化学成份为57Ni-20Cr-10Co-8.5Mo-Al-Ti，具体焊接工艺步骤如下：
（1）材料要求：对使用状态为固溶+时效态的材料HAYNES 282要求钢厂固溶态供货；
（2）焊前准备：制备坡口，对于手工钨极氩弧焊和热丝机械钨极氩弧焊坡口加工成V型，并对坡口及其内外壁两侧用丙酮进行清理，去除水、油污物，将两根需要焊接的管子进行对口装配；
（3）焊接材料准备：采用手工钨极氩弧焊GTAW焊接时，选用直径为φ2.4mm的57Ni-20Cr-10Co-8.5Mo-Al-Ti高温镍基合金条状焊丝，采用热丝机械钨极氩弧焊Hot-GTAW进行焊接时，选用直径为φ 1.0mm的57Ni-20Cr-
10Co-8.5Mo-Al-Ti高温镍基合金盘状焊丝；
所述的手工钨极氩弧焊GTAW、所述的热丝机械钨极氩弧焊Hot-GTAW焊接时，焊枪和管子内壁使用的保护气体都为100 % Ar，氩气纯度在99.95%以上；
所述的手工钨极氩弧焊GTAW电流范围90-140A、电压范围9-14V、焊枪氩气流量为8-14L/min、背面氩气流量为6-40 L/min，所述的热丝机械钨极氩弧焊Hot-GTAW电流范围130-225A、电压范围8.5-12.0V、焊枪氩气流量为8-25 L/min、背面氩气流量为6-40 L/min；
（4）焊接过程：焊前不需要预热，但是在室温低于15℃时需对焊接接头两
侧各不少于150mm区域预热至15-20℃；
焊接过程中控制层间温度不大于150℃，在热丝钨极氩弧焊过程中可以通过采用喷淋装置进行喷淋冷却的方式进行层间温度的控制，在焊接打底层、管子转动至270°时，打开冷却水阀门，对焊接接头处采用喷淋装置进行喷淋冷却，直至完成所有打底层、填充层、盖面层的焊接；
焊接时采用摆动的焊接方法，每道焊缝焊后观察保护是否良好，如果发现焊缝表面存在氧化的情况，采用砂轮打磨或其他机械方法去除氧化膜；
（5）焊后热处理：焊后对HAYNES 282焊接接头进行1010℃/2h/空冷+788℃/8h/空冷的时效强化热处理。
有益效果：
1.本发明解决HAYNES 282镍基合金容易产生热裂纹、熔透不良、夹杂等问题，该工艺方法能够保证形成力学性能优良、成型美观的焊接接头，同时热丝机械钨极氩弧焊焊接时通过水冷的方式控制层间温度，在不影响焊接效率的情况下提高了焊接质量。
本发明的HAYNES 282镍基合金管子的焊接工艺对解决类似镍基合金的焊接问题具有极大的参考和借鉴意义。
本发明通过焊材选取、坡口制备、焊接层间温度、层间清理、保护气体种类和流量、焊接参数等工艺的控制，有效解决HAYNES 282镍基合金容易产生热裂纹、熔透不良、夹杂等问题，
4. 本发明针对HAYENS 282小口径镍基管的焊接工艺过程，在国内外属于首创，其中热丝钨极氩弧焊采用喷淋冷却的方式既保留了热丝钨极氩弧焊高效率的优点，又由于喷淋冷却装置的作用而加快了焊接接头的冷却速度，降低层间温度，从而控制焊接接头的层间温度，防止了热裂纹，保证了最终的焊接接头质量。
具体实施方式：
实施例1：
一种HAYNES 282高温镍基合金管子焊接工艺，所述的HAYNES 282的化
学成份为57Ni-20Cr-10Co-8.5Mo-Al-Ti，具体焊接工艺步骤如下：
（1）材料要求：对使用状态为固溶+时效态的材料HAYNES 282要求钢厂固溶态供货；
（2）焊前准备：制备坡口，对于手工钨极氩弧焊和热丝机械钨极氩弧焊坡口加工成V型，并对坡口及其内外壁两侧用丙酮进行清理，去除水、油污物，将两根需要焊接的管子进行对口装配；
（3）焊接材料准备：采用手工钨极氩弧焊GTAW焊接时，选用直径为φ2.4mm的57Ni-20Cr-10Co-8.5Mo-Al-Ti高温镍基合金条状焊丝，采用热丝机械钨极氩弧焊Hot-GTAW进行焊接时，选用直径为φ 1.0mm的57Ni-20Cr-
10Co-8.5Mo-Al-Ti高温镍基合金盘状焊丝；
所述的手工钨极氩弧焊GTAW、所述的热丝机械钨极氩弧焊Hot-GTAW焊接时，焊枪和管子内壁使用的保护气体都为100 % Ar，氩气纯度在99.95%以上；
所述的手工钨极氩弧焊GTAW电流范围90-140A、电压范围9-14V、焊枪氩气流量为8-14L/min、背面氩气流量为6-40 L/min，所述的热丝机械钨极氩弧焊Hot-GTAW电流范围130-225A、电压范围8.5-12.0V、焊枪氩气流量为8-25 L/min、背面氩气流量为6-40 L/min；
（4）焊接过程：焊前不需要预热，但是在室温低于15℃时需对焊接接头两
侧各不少于150mm区域预热至15-20℃；
焊接过程中控制层间温度不大于150℃，在热丝钨极氩弧焊过程中可以通过采用喷淋装置进行喷淋冷却的方式进行层间温度的控制，在焊接打底层、管子转动至270°时，打开冷却水阀门，对焊接接头处采用喷淋装置进行喷淋冷却，直至完成所有打底层、填充层、盖面层的焊接；
焊接时采用摆动的焊接方法，每道焊缝焊后观察保护是否良好，如果发现焊缝表面存在氧化的情况，采用砂轮打磨或其他机械方法去除氧化膜；
（5）焊后热处理：焊后对HAYNES 282焊接接头进行1010℃/2h/空冷+788℃/8h/空冷的时效强化热处理；
焊接时焊接规范参数如表1所示；

Claims (1)

1.一种HAYNES 282高温镍基合金管子焊接工艺，其特征是：所述的HAYNES 282的化学成份为57Ni-20Cr-10Co-8.5Mo-Al-Ti，具体焊接工艺方法如下：
（1）材料要求：对使用状态为固溶+时效态的材料HAYNES 282要求钢厂固溶态供货；
（2）焊前准备：制备坡口，对于手工钨极氩弧焊和热丝机械钨极氩弧焊坡口加工成V型，并对坡口及其内外壁两侧用丙酮进行清理，去除水、油污物，将两根需要焊接的管子进行对口装配；
（3）焊接材料准备：采用手工钨极氩弧焊GTAW焊接时，选用直径为φ2.4mm的57Ni-20Cr-10Co-8.5Mo-Al-Ti高温镍基合金条状焊丝，采用热丝机械钨极氩弧焊Hot-GTAW进行焊接时，选用直径为φ 1.0mm的57Ni-20Cr-10. 高温镍基合金盘状焊丝；
所述的手工钨极氩弧焊GTAW、所述的热丝机械钨极氩弧焊Hot-GTAW焊接时，焊枪和管子内壁使用的保护气体都为100 % Ar，氩气纯度在99.95%以上；
所述的手工钨极氩弧焊GTAW电流范围90-140A、电压范围9-14V、焊枪氩气流量为8-14L/min、背面氩气流量为6-40 L/min，所述的热丝机械钨极氩弧焊Hot-GTAW电流范围130-225A、电压范围8.5-12.0V、焊枪氩气流量为8-25 L/min、背面氩气流量为6-40 L/min；
（4）焊接过程：焊前不需要预热，但是在室温低于15℃时需对焊接接头两侧各不少于150mm区域预热至15-20℃；
焊接过程中控制层间温度不大于150℃，在热丝钨极氩弧焊过程中可以通过采用喷淋装置进行喷淋冷却的方式进行层间温度的控制，在焊接打底层、管子转动至270°时，打开冷却水阀门，对焊接接头处采用喷淋装置进行喷淋冷却，直至完成所有打底层、填充层、盖面层的焊接；
焊接时采用摆动的焊接方法，每道焊缝焊后观察保护是否良好，如果发现焊缝表面存在氧化的情况，采用砂轮打磨或其他机械方法去除氧化膜；
（5）焊后热处理：焊后对HAYNES 282焊接接头进行1010℃/2h/空冷+788℃/8h/空冷的时效强化热处理。
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