CN115351394A - 采用二元混合气体保护焊接n06059镍基合金材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于N06059镍基合金化工压力容器焊接工艺，涉及采用二元混合气体保护焊接N06059镍基合金材料的方法，焊接N06059镍基合金材料时，在混合气体保护中采用半自动或全自动熔化极气体保护焊进行焊接，所述的混合气体为：Ar与He的混合气体。本发明方法可以保证焊缝的焊接质量，减小工件焊接变形，提高焊接效率，降低焊工劳动强度。
Description
技术领域
本发明属于N06059镍基合金化工压力容器焊接工艺，具体涉及化工容器部件间的对接及角接等焊接接头型式，采用二元混合气体保护焊接N06059镍基合金材料的方法，可以保证焊缝的焊接质量，减小工件焊接变形，提高焊接效率，降低焊工劳动强度。
背景技术
近些年来，化工压力容器制造朝着大型化、自动化、专业化方向发展，这些化工设备直径大、工件厚、结构复杂、质量要求高。
N06059镍基合金属于目前含铬量最高的Ni-Cr-Mo耐蚀镍合金，具有典型的耐腐蚀和抗高温氧化性能，尤其是在高温下具有优良的耐腐蚀、耐热疲劳、耐高温冲击性能。在工业锅炉和石化行业中，广泛应用于各类高温高压环境。
为了提高N06059化工设备零部件焊接效率，实现半自动或自动化焊接，减小工件变形，保证产品质量，并且尽可能降低工人的劳动强度，采用了熔化极气体保护焊接工艺。
但是，N06059镍基合金焊接时焊缝液态金属流动性差，易产生气孔、裂纹、未熔合等缺陷。同时在焊接过程中由于镍基合金晶粒内碳元素在敏化去温度范围内析出与晶界中的合金元素形成碳化物，易产生晶间腐蚀等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种二元混合气体保护焊接N06059镍基合金材料的方法，该方法是在二元混合气体保护下，对N06059镍基合金材料采用半自动熔化极气体保护焊，该方法焊接N06059镍基合金材料，可以改善焊缝液态金属流动性差，避免或减少气孔、裂纹、未熔合等缺陷的产生。
为达到上述目的，本发明提供了一种采用二元混合气体保护焊接N06059镍基合金材料的方法，其特征在于焊接N06059镍基合金材料时，在混合气体保护中采用半自动或全自动熔化极气体保护焊进行焊接，所述的混合气体为：Ar与He的混合气体。
进一步地，所述混合气体以体积百分数计，Ar在混合气体中占5-95%，He在混合气体中占5-95%，Ar%+He%=100%。
进一步地，所述混合气体以体积百分数计，Ar在混合气体中占70-90%，He在混合气体中占10~30%。
优选地，所述混合气体以体积百分数计，Ar在混合气体中占85%，He在混合气体中占15%。
优选地，所述混合气体以体积百分数计，Ar在混合气体中占90%，He在混合气体中占10%。
一般地，所述Ar与He的纯度均大于等于99.99%。
所述焊接N06059镍基合金材料包括对接及角接。
一般地，所述半自动熔化极气体保护焊，焊接电流为120~160A,电弧电压为20~24V，焊接速度为3.5~5.5mm/min。
优选地，所述半自动熔化极气体保护焊，焊接电流为120A,电弧电压为20V，焊接速度为4.5mm/min。
优选地，所述半自动熔化极气体保护焊，焊接电流为150A,电弧电压为23V，焊接速度为3.5/min。
本发明采用一定比例的二元混合气体对N06059镍基合金部件熔化极焊接时进行保护，以改善焊缝液态金属流动性差，避免或减少气孔、裂纹、未熔合等缺陷的产生。二元混合气体中添加了He气，电弧发热量大而集中，具有较大的熔深，能够改善熔滴的过渡特性，使熔滴过渡的尺寸变细，从而减少了飞溅，不易产生气孔，同时也改善了焊缝的成形。
为保证N06059镍基合金部件焊接质量，避免或减少气孔、裂纹、未熔合等缺陷的产生，采用两种气体以一定比例进行混合，对N06059镍基合金部件熔化极焊接时进行保护。通过改变气体的混合比例可以达到不同的焊接效果。
本发明采用二元混合气体保护进行N06059镍基合金部件焊接方法，保证了部件对接或者角接等焊缝的焊接质量，避免或减少气孔、裂纹、未熔合等缺陷的产生，焊缝成型均匀美观。
附图说明
图1为本发明实施例中N06059镍基合金部件对接焊缝示意图。
图2为本发明实施例中N06059镍基合金部件角接焊缝示意图。
图3为本发明实施例6中反应器动盘叶片的对接焊缝示意图。
图4 为本发明实施例7中反应器盘片与筒体为T型角接示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明方法加以详细描述。
对比例及实施例1-5
针对N06059镍基合金对接及角接部件，采用不同混合比例保护气体进行焊接工艺评定，即依据《承压设备焊接工艺评定》NB/T47014—2011的有关规定及产品技术条件要求，对N06059镍合金材料采用半自动熔化极气体保护焊进行板材对接和角接焊接工艺评定，实施例中的保护气体为：氩气（Ar）+氦气（He）；其混合比例：Ar 为5~95%，He 为5~95%； Ar%+He%=100%； Ar与He的纯度均至少为99.99%.
以下对比及实施例焊接方法为半自动熔化极气体保护焊，焊接电流为120~160A,电弧电压为20~24V，焊接速度为3.5~5.5mm/min。采用不同保护气体对N06059镍基合金对接及角接试板焊接（参考附图1和2）结果如下表1所示，表1中对不同混合比例保护气体的焊接结果进行了比较分析。
表1 不同混合比例保护气体焊接结果
由表1可见，对比例单一保护气体，电弧漂移不稳定，焊缝表面凸起，边缘熔合不良,易烧损导电嘴。而实施例混合保护气体中，混合比例：Ar 为20~95%，He 为5~80%，； Ar%+He% =100%；所述的氦气的比例为10~30%，Ar气的比例为70%~90%是焊接结果更优、更经济。
实施例2、3、4的焊接试板进行了射线着色探伤、力学性能和腐蚀性能试验，各项检测及试验均合格，符合相关标准及技术条件要求，可以应用于实际产品的焊接。
实施例6
在分析了实施例1~5采用不同比例二元混合保护气体对N06059镍基合金对接及角接试验板件焊接结果的基础上，某反应器动盘叶片的对接焊缝进行了实际应用，动盘叶片为N06059镍基合金材料，叶片厚度6mm，坡口型式为V型（参考附图3），坡口角度单边30°，钝边1.5mm，采用半自动熔化极二元混合气体保护焊接，二元混合保护气体为氩气85%+氦气15%，以上均以体积百分数计，该焊接方法中，焊接电流120A，电弧电压20V，焊接速度4.5mm/min，焊缝表面过渡圆滑无咬边，纹路均匀，并且在焊缝背面加了氩气保护，实现了单面焊接双面成形的效果，因此说明熔深较大，熔池铁水的流动性好，焊缝射线探伤无气孔、裂纹、未焊透等缺陷，达到了产品焊接技术条件要求。
实施例7
某反应器盘片与筒体为T型角接方式（图4），采用半自动熔化极二元混合气体保护焊接，混合保护气体为氩气90%+氦气10%，以上均上以体积百分数计，该焊接方法中，焊接电流150A，电弧电压23V，焊接速度3.5mm/min，焊缝表面颜色光亮过渡圆滑，纹路均匀，采用该方法焊接相较于焊条焊、钨极氩弧焊减小了工件变形，焊缝100%着色探伤无气孔、裂纹等缺陷，符合产品焊接技术条件要求。
本发明经过工程实践及产品焊接证实，焊缝表面成型优良，对焊缝进行射线及着色探伤、力学性能和腐蚀性能试验均合格，焊接质量符合相关标准及技术条件要求；部件焊后变形小于钨极氩弧焊和焊条电弧焊，且焊接效率与焊条电弧焊相比提高近3倍，比手工钨极氩弧焊提高近5倍，本发明的方法能够达到良好的焊接效果和经济效益。
Claims (10)
1.一种采用二元混合气体保护焊接N06059镍基合金材料的方法，其特征在于焊接N06059镍基合金材料时，在混合气体保护中采用半自动或全自动熔化极气体保护焊进行焊接，所述的混合气体为：Ar与He的混合气体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述混合气体以体积百分数计，Ar在混合气体中占5-95%，He在混合气体中占5-95%，Ar%+He%=100%。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述混合气体以体积百分数计，Ar在混合气体中占70-90%，He在混合气体中占10~30%。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述混合气体以体积百分数计，Ar在混合气体中占85%，He在混合气体中占15%。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述混合气体以体积百分数计，Ar在混合气体中占90%，He在混合气体中占10%。
6.根据权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于所述Ar与He的纯度均大于等于99.99%。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述焊接N06059镍基合金材料包括对接及角接。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述半自动熔化极气体保护焊，焊接电流为120~160A,电弧电压为20~24V，焊接速度为3.5~5.5mm/min。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述半自动熔化极气体保护焊，焊接电流为120A,电弧电压为20V，焊接速度为4.5mm/min。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述半自动熔化极气体保护焊，焊接电流为150A,电弧电压为23V，焊接速度为3.5/min。
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