N06601焊接工艺
N06601镍基合金
Inconel601 N06601
近年来，随着我国石油化工、精细化工、冶金、环保等行业的快速发展，生产过程中强腐蚀性介质的使用场合越来越多，普通的奥氏体不锈钢已经不能满足设备实际工况的使用要求。大量的镍基合金材料被广泛地应用到了工程实际中。本公司为某工程承制的设备，其主体材料采用的是Inconel601合金，为达到设计技术要求，在焊接前对该材料进行了焊接工艺评定试验。
1 Inconel601材料的特性
Inconel601是美国SMC公司开发的一种材料的商品牌号，是一种添加了金属铝的耐高温、耐腐蚀的镍-铬-铁合金，ASME标准中牌号为Alloy UNS N06601。Inconel601合金的一个出色性能就是它的耐高温抗氧化性，即使在温度高达1180 ℃时，仍能够表现出良好的抗氧化性能。由于铬含量较高，该材料适用于多种腐蚀性介质和抗高温环境，同时，铝元素的添加进一步加强了抗氧化性能。这种材料广泛应用于各种热工过程、化工过程、环保及发电等领域，如钛白粉生产中的氧气预热器的辐射炉管、氮水改性中用的绝缘罐、硝酸生产设备中的催化格栅支架、高密度聚乙烯生产中的催化再生器以及空气预加热器等等11.21。
Inconel601材料是具有良好的高强度和高韧性的奥氏体合金，其化学成分和力学性能见表1和表2。
2 Inconel601材料的焊接性分析【4】2.1 焊接热裂纹
镍基合金对热裂敏感性高的原因是合金在凝固时，由低熔点共晶物或低熔点化合物形成的液态膜残留在晶界区，在收缩力的作用下而产生开裂。而S，P，Pb，Zn等是造成晶间低熔点液态膜的主要元素。所以在焊接时为了防止热裂纹应采取以下措施：（1）焊接过程中，必须严格限制有害杂质的侵入。为此，焊前必须对母材和焊丝进行严格清理，彻底去除油脂和附着污物。（2）焊接时，选用比较低的线能量，采用小直径焊丝、小电流、快速焊、多层多道焊，且焊接时不要摆动，以减小电弧热输入。（3）降低层间温度，加快焊缝冷却的速度，高的层间温度会导致焊缝及热影响区的过热和奥氏体晶粒的长大，从而影响焊缝的耐腐蚀性能及焊缝的塑性和韧性。（4）尽可能降低焊缝和焊材中S，P杂质的含量。
2.2 焊缝中的气孔
焊接时，坡口、近焊区及焊材上的油污、涂料、氧化物等污物不仅是产生热裂纹的根源，也是产生气孔的主要原因。另外，采用氩弧焊时，氩气流量不合适或氩气纯度太低，也会产生气孔。因此，焊接时周围工作区环境的洁净程度、焊前对坡口的清理工作就非常重要。焊前，一般对坡口及两侧（25 mm）用不锈钢丝刷进行彻底清理，使其露出金属光泽，并严格用丙酮进行擦洗。焊接用氩气纯度至少在99.99%以上。焊接时，正面的氩气流量控制在12～14 L/mm，背面的氩气流量控制在17～18 L/mm。
3 Inconel601材料的焊接3.1 焊接方法
Inconel601具有良好的焊接性能，为了获得最佳的耐腐蚀性能，推荐选用手工钨极氩弧焊（GTAW）。电源极性为直流正接。保护气体采用100%Ar，纯度为99.99%。3.2 焊丝选择
焊丝选择美国SMC公司生产的ERNiCrFe-11，规格为 φ2.4。该焊丝符合ANSI AWS A5.14和 ASME SFA5.14的相关要求。ERNiCrFe-11焊丝的化学成分如表3所示。3.3 坡口制备
坡口加工应采用剪切、高压水切割或水下等离子切割下料，用刨边机加工坡口，若采用等离子加工，则污染面必须用机械的方法打磨光亮，打磨时不能再出现过热的表面。300 mm左右木板用水浸湿放于169#底部，便于人在内行走。
（2）把硅酸铝质耐热板（耐热度>300 ℃），一面抹上高温粘结剂，黏贴于169# 东、西两侧墙面上，高度>1700 mm，用于隔热及避免人体直接碰触炭化室高温墙面。2.1 砌砖
（3）
把预热后的硅砖两侧及底部均匀抹上搅拌好的粘土火泥，两端抹上高铝火泥。确定第一块砖摆放位置后，把预先搅拌好的高铝火泥稀浆倾倒少许在该位置上。待稀浆未完全凝结前，把抹好泥料的砖轻放在高铝火泥浆上，用木槌轻敲，用水平尺测量其水平度。其它砖可以第一块砖作参照砌筑。砌筑过程中，每砌筑4—5块砖，用水平
尺测量水平度，表面不可有错台，特别是自机侧向焦侧的逆向错台。全部炭化室底砖砌筑好后，用粘土火泥勾缝，高铝火泥稀浆灌砖缝。全部施工完毕后，去除隔热板，人工清理干净炭化室。2.2 炉框喷补
把炉框上的焦渣及石墨清理掉，用压缩空气吹扫干净，用中粒度喷补料喷补。待浆料稍干后，用铲子把浆料铲平，不可时间过长，防止浆料干燥，铲不动。
3 升温
炭化室底部及炉框喷补完毕后，关闭机、焦侧炉门，使炉温自然升高。升温幅度：530 ℃前，80℃/4h；530℃以上，100 ℃/4 h。待温度达到600℃以上
时，稍开加减考克，点火。1000℃以后，169# 加煤，正常加热，计划按 48 h结焦时间安排。2 h后，168#、170#可以推焦，计划按24 h安排。然后逐渐缩短结焦时间，直至达到其它炉号结焦时间。
169# 碳化室达产后，推焦电流及加热系统正常。通过对推焦后的两侧炉墙、底部砖及炉肩等部位的检查，未发现异常状况
