镍及镍合金焊接常见的问题

镍及镍合金焊接常见的问题

镍是一种基本金属，是面心立方，从熔点到室温冷却时不产生相变，这点类似于不锈钢。镍及其合金无法因淬火而硬化，所以冷却速度并不非常重要，并且假如环境温度高于5℃则很少需要进行预热。

镍及其合金应用范围非常广泛，从高温氧化和耐蠕变性到腐蚀性腐蚀性环境以及低温低温应用。镍可用纯金属的形式使用，但是更多的是和其他元素结合以产生合金族，即固溶强化合金和沉淀硬化合金。

所有传统的焊接工艺均可以用来焊接镍及其合金，并且可以使用匹配的焊接材料。如上所述，镍及其合金在许多方面与奥氏体不锈钢相似，焊接工艺也是类似。不过因为镍的热膨胀系数小于不锈钢，所以其变形和变形控制措施与碳钢相似。

镍合金*严重的开裂问题是在焊缝金属中或靠近热影响区熔合线处的热裂纹，后者更为频繁。这个问题的主要因素是硫，但磷、铅、铋与硼也会影响。焊接金属和热影响区开裂通常是由于清洁不足而留下的油脂，油污等污染的结果，引起问题的母体或焊接填充金属中过量的硫是罕见事件。在焊接之前，需要加工或强力的不锈钢丝刷，然后用合适的溶剂进行彻底的脱脂，在约8小时内进行焊接，以降低污染风险。任何热处理必须使用无硫燃料或使用电炉进行。已经投入使用且需要焊接修理的部件可能需要在脱脂之前进行研磨或机械加工，以去除已经嵌入焊缝修复区域内或附近的任何污染物。请记住，如果在脱脂操作之后或在焊接过程中进行机械刷丝，则来自气动工具的压缩空气同时含有湿气和油，因此清洁过的表面可能会被重新污染。

镍合金的另一个特点是渗透量少于碳钢或不锈钢。增加焊接电流不会增加穿透力。这意味着单面全熔透焊缝的根面厚度应小于不锈钢。建议零间隙TIG对接焊缝的根面厚度不应大于1.5mm。可拆卸的背衬条对于控制根珠形状非常有用。这些可以由铜，不锈钢或镍合金制成。应避免使用碳钢或低合金钢背衬条。

尽管镍及其合金的可焊性通常良好，但其成分，冶金结构及其热处理和/或使用历史都会影响其对焊接的响应。锻造细粒组件比铸件具有更好的可焊性，因为它们通常具有显着的偏析量。粗晶粒可能导致热影响区的微裂纹，因此*好避免高热输入。所有合金在退火或固溶处理条件下焊接效果*好，这特别适用于沉淀硬化合金如铬镍铁合金718。

在镍合金中孔隙率也可能成为一个问题，主要原因是氮。只有0.025%的氮气会在凝固的焊缝金属中形成孔隙。相当轻的气流能够破坏气体屏蔽，并且会造成大气污染，导致气孔。必须小心确保焊接区域得到充分保护，这在现场焊接应用中尤其重要。使用气体保护过程，气体纯度和气体保护罩的效率必须尽可能好。应定期检查气体软管是否有损坏和泄漏，并采用TIG工艺，尽可能使用陶瓷罩，并与气体透镜一起使用。当放置TIG根部通道时，根部的气体净化是必不可少的。

已经发现添加到氩气保护气中的少量氢（高达10%）可以减少上述问题。当MMA焊接时，起始和完成孔隙率是一个问题。焊接开始时应在回弧位置焊接回来，重新熔化由于在焊接开始时由于**气体屏蔽而形成的任何孔隙。在焊接端也需要注意，弧长减小，行程速度略微增加，以减小焊接池尺寸。

当氧气与熔池中的碳结合形成一氧化碳时，在某些情况下，氧气也是造成孔隙的原因。消耗品制造商通常通过确保充足的脱氧剂（主要是锰，铝和钛）存在于填充金属中来克服这个问题。

经常遇到的镍合金的一个特征是在熔池的表面上形成粘性和粘性浮渣。这通常难以消除，并可能导致夹杂物。使用钢丝刷往往不足以去除这一层，随后还需要磨削焊接表面。

除了这种表面膜之外，熔池也是低速的，不像碳钢或不锈钢那样自由流动。除非焊工操纵焊接池以避免这种缺陷，否则这可能会导致一个块状的，非常凸起的焊缝和较差的焊趾混合。尽管可以使用桁条，但是稍微编织以帮助焊接金属润湿制剂的侧壁是有益的。另外，焊缝准备必须足够宽，以使焊工能够控制和指导焊池，对于V型对接焊缝，建议使用70-80°的夹角。

所有准备夹角为30-40°都是可以接受的，尽管加工成本比V型制品贵，但整体上可能会更便宜，因为所需填充焊丝的数量可以根据材料厚度而降低。在TIG焊接中向保护气体（氩气中高达10%H）添加氢气也被发现有利于降低焊接表面张力。