蒙乃尔合金焊接工艺研究

蒙乃尔合金是一种以金属镍为基体,添加锰、铁、铜等元素而成的合金,焊接操作中所受的影响因素较多,容易出现质量问题,因此,加强蒙乃尔合金焊接工艺研究,对提高其焊接质量具有重要意义。
1 蒙乃尔合金焊接问题分析
通过对蒙乃尔合金焊接状况进行分析,发现焊接存在的问题主要体现在以下方面:
首先,焊缝接头塑性下降。焊接作业时蒙乃尔合金受高温影响,合金相互溶合、凝固,导致金属流动性降低,导热性下降,使得过热区高温度停留时间延长,引起焊缝接头塑性的降低。其次,出现蜂窝式缺陷。蒙乃尔合金焊接作业时容易吸收CO、H2等气体,焊接操作完成后如气体无法及时散去,会产生分散气孔,形成蜂窝式缺陷,甚至导致整个焊缝的贯穿。后,焊道质量较差。焊缝中含有较高的合金元素,熔池的流动性大大降低,导致焊缝表面出现一些不良现象,如盖面焊道表面粗糙、根部焊道背面成形恶化,给焊接质量造成较大不良影响。
2 蒙乃尔合金焊接工艺提升对策
为提高蒙乃尔合金焊接质量,应注重对其焊接工艺进行充分分析,明确影响焊接质量的相关因素,并采取针对性措施,以促进蒙乃尔合金焊接质量的提高。
2.1 注重焊接材料处理
为提高蒙乃尔合金焊接耐腐蚀性、塑性、强度等性能,焊接作业时需对蒙乃尔合金进行固熔热处理,通常可将固熔温度控制在 871℃~982℃,为消除应力可在538℃~560℃温度条件下进行热处理。同时,为防止焊接工艺操作不当,导致热裂纹与气孔的出现,电弧焊操作时应对焊条进行烘干操作,并做好熔渣反应中的去氢处理。分析发现,焊条熔渣物理性能会影响焊缝表面气孔出现的数量与形状,因此,为防止气孔的出现应做好对焊接工艺参数的控制,如预热大型工件、适当提高焊接速度、使用低电弧电压等,以更好的促进焊缝中气体的排出。在确定焊接方法时可根据实际情况,使用埋弧自动焊、焊条电弧焊、氩弧焊等。另外,为防止焊缝表面出现夹渣、气孔等不良现象,应认真清洁焊接件坡口,杜绝坡口位置留有锈蚀物、油漆、油脂等。
2.2 注重选择合适焊条
蒙乃尔合金具有较高的合金含量,尤其处于液体状态下容易吸收大量气体,使得焊接作业中气孔出现的机率大大增加,而且容易受铅、硫影响产生热裂纹,因此,确保焊条选择的合理性显得尤为关键,应确保焊条具备脱氢和脱氧能力,在满足焊接要求的同时,防止裂纹与气孔的出现。电弧焊焊条可考虑使用镍207,其不仅具有良好的工艺性能,而且容易起弧,燃烧比较稳定,尤其具有的熔渣粘度和熔点较为合适,脱渣难度小,几乎不会出现气孔、裂纹等不良状况。
2.3 使用最佳坡口形式
蒙乃尔合金加热器多采用管板和管子对接、管子对接、平板对接等焊接接头形式,多数情况下使用机械方法对坡口进行加工,部分还使用电弧切割、等离子切割以及电弧气刨处理,处理过程中应保证加工边缘的均匀性,防止毛刺的出现,坡口位置不能存在铁锈、夹渣等。一旦发现有夹渣、裂纹等不良状况时,应进行打磨处理,并进行认真的检查,判定合格后才能进行焊接。另外,考虑到焊接过程中液体金属具有较差的流动性,熔池铁水发粘且熔深浅,容易产生未融合、夹渣缺陷,因此,对坡口进行夹渣操作时应根据情况将坡口的角度适当增加,使得坡口根部钝边减小,杜绝一些缺陷的发生。施焊前将焊接坡口对好,使用酒精或丙酮清晰坡口两侧附近位置,将水、油等清理干净,避免异物混入焊缝中,清理工作完成后应及时施焊。
2.4 控制焊接现场参数
蒙乃尔合金焊接作业中,为有效防止焊缝中气孔的出现,焊接作业时还应注重环境湿度、温度的控制。当焊接温度不足5℃时,焊前应进行预热处理,通常将预热温度控制在60℃左右。同时,焊接作业应在室内进行,确保施工内温度超过10℃。现场安装施工作业时,采用焊条电弧焊时风速不能达到4m/s,使用氩弧焊时作业现场风速不能达到2m/s。另外,还应注重蒙乃尔合金焊接作业细节的控制。如焊接加热器不同接头形式时,无论采用何种焊接方法,应确保点焊熔合于根部焊道,尤其当焊缝成形后不能存在咬边现象,针对对接焊缝应适当加强,加强高度控制在1.6mm~3.2mm范围。当运用多层多道焊时,施焊时摆动应小、速度快、并采用短弧施焊,各层焊肉应控制在3mm以下,而且完成一层焊接后应将焊渣清理干净后才允许进行下层焊接。进行对接双面焊作业时应对焊缝背面进行清根操作,以有效防止未焊透、夹渣、气孔等缺陷的发生。另外,为保证清根质量应尽量使用机械方法。
3 结论
蒙乃尔合金焊接工艺的专业性要求较高,尤其受其组成金属的影响容易出现一些缺陷,给焊接质量造成较大影响,因此,蒙乃尔合金焊接工艺的研究受到越来越多业内人士的关注。本文通过研究得出以下结论:
1) 蒙乃尔合金焊接作业中受其自身性能影响,容易出现接头塑性降低、焊缝蜂窝式缺陷以及焊道质量差等问题,严重影响其性能的充分发挥。
2) 为防止蒙乃尔合金焊接质量,防止焊接缺陷的出现,应在对其焊接工艺深入分析的基础上,做好对焊接材料的处理、并选择合适焊条,尤其应使用 佳的坡口形式,并注重对坡口进行适当调整。另外,还应注重焊接现场湿度、温度的控制,防止环境参数给焊接质量产生不良影响。

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