对AlIoy20特种管材焊接工艺的控制与应用

 

【摘要】Alloy20合金具有优异的抗应腐蚀开裂能力和良好的耐局部还原性复合介质腐蚀能力，广泛应用于工业实践中。本文通过对其化学成分及相关性能的分析，制定了Alloy20特种管材的焊接工艺，并在此基础上进行了控制与应用。

【关键词】Alloy20；特种管材；焊接工艺

 

1特种管材概况

A1loy20从属于镍铬铁合金，在ASME标准中的UNS号为N08020，管材标准ASTMB729。它对于氧化性以及中等还原性腐蚀都有着很好的抵抗能力，而且具有优异的抗应腐蚀开裂能力和良好的耐局部还原性复合介质腐蚀能力，常应用于湿法冶金及硫酸环境及含有卤族离子及金属离子的硫酸溶液工业装置。

2材料焊接特点

A1loy20作为镍铬铁合金的一种，它有着镍铬铁合金的共同特点，其化学成分、物理性能以及常温下的机械性能由表1、2、3给出。在焊接时一般不容易产生冷裂纹，但是比较容易产生热裂纹。

 

 

3焊接方法确定以及焊材选取

应用于镍铬铁合金的常用焊接方法主要有：焊条电弧焊、钨极氩弧焊、电阻焊等。考虑到母材本身的特征以及焊头的结构，这里采用手工钨极氩弧焊的焊接工艺。由材料本身的焊接特点易知焊接过程极易产生热裂纹。分析热裂纹产生原因：镍与硫、磷等可以形成低熔点共晶，而熔点低的杂质相对来说更加容易在晶界附近集聚，而后，在晶粒凝固收缩应力和焊接应力的共同作用下，尚未完全凝固的晶界低熔点物就非常容易被拉裂，从而行为热裂纹。所以，焊接材料选取时，应严格控制其中的硫、磷含量。这里我们选取ER320LR，符合AWSA5．9-1993。

4焊前准备

4．1备料

对于焊接所需的管材、管件、焊材要符合ASTM、AWS等专用标准要求，认真核对，确认周围环境；

4．2切割以及坡口制备

在下材料之前，应熟悉管道单线图，仔细核对材质、规格、尺寸，做好标记：加工工具保持清洁；加工之后，坡口表面应用锉刀等进行精加工，确保缺口表面光洁平整，没有毛刺、凹点等缺陷。

本次焊接坡口宜采用冷加工。考虑到A1loy20的加工硬化率相较普通的奥氏体不锈钢为大，这里应当采用较低的切削速度以及较大的进刀量来加工，以确保刀具可以切入到已经冷作硬化的表层下面。另外，镍合金的液态金属流动性比较差，焊接过程中很容易发生未熔合，熔池融透深度一般只有低碳钢的50％、奥氏体钢的60％左右。而若想通过增大焊接电流来提升液态金属流动性，事实证明，效果不大，且会引起过热。为确保良好的熔合以及具备一定的熔深，应适当扩大坡口角度及根部的圆弧半径(坡口形式为V形坡口，角度(65±5°)。

5焊前清理

在焊接开始前，需得认真的把坡口清理干净。重点清除两侧以及外表面的氧化膜，油脂、水分、灰尘之类的杂物。尤其是清除含硫或者铅的杂物，以免A1loy20脆化，从而导致焊缝沿晶界开裂。

6组队以及定位

管子、管件的组队需得按照GB50235—97、GB50236—98进行，使用木锤或铜锤敲打，严禁强力组装定位焊接时需要采用与正式焊接等同的焊接材料和焊接工艺，定位焊缝的厚度，不能超过管子壁厚的2／3，并且要特别注意定位焊缝的质量，如有裂纹、气孔、不允许的氧化变色等缺陷，一经发现，即清除重焊。

7焊接工艺

考略到空气污染的影响，对热态的金属需要用惰性气体进行保护，对于本次焊接，采用氩气保护(纯度在99．99％以上)。此外需得确保焊具，工装以及人员衣服的洁净。在焊接过程中，需确保焊丝加热端一直置于氩气保护区内。灭弧之后，焊丝可以暂时不用拿出焊接区域。一旦发生污染变色情况，则应将其切除至少25mm。在焊接的过程中，如果发现焊缝或者热影响区上出现了不允许的污染变色，应当立即停止焊接，寻找原因，采取相关措施，验证后，方可继续作业。根据A1loy20以及ER320LR的工艺性能，通过比对相似条件下相似材料的焊接参数设置，确定焊接工艺参数。需要注意的有：铈钨极的直径为2．5mm，喷嘴直径取14mm，层间温度不大于100~C，坡口形式为V形坡口，角度(65±5)。。

8检验

A1loy20特种管材以此焊接工艺进行焊接，焊接完成后需得检验以确保焊接质量。

在焊接完成后外观检查前，应首先将焊接处清理干净。进行焊缝外观检查时，需要以GB50236-1998《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》及JB4708—2000《钢制压力容器焊接工艺评定》为依据，通过目测或以相关观测器具来仔细查看焊缝表面，杜绝裂纹、烧穿、弧坑、咬边、表面气孔等缺陷。对于焊缝外形尺寸，需要使用焊缝检验尺来检查，看看是否符合了规范所规定的要求。检查完成后，仔细的真实记录观测情况。

9结论

通过上述内容论述，实现了针对hlloy20合金特种管材焊接工艺的控制与应用，可为相似条件下相似材料的焊接工艺积累了实际经验，在以后的工程实践中可以此提供参考。