哈氏合金 C-276 管道的 TIG 焊接

分析化学成分、焊接性能，评价焊接工艺 哈氏合金 C-276，制定了正确的焊接施工工艺，确保哈氏合金 C-276 管道的焊接质量。 这可以作为开发类似材料焊接工艺的参考。

1.哈氏合金 C-276材料介绍

哈氏合金 C-276 是一种超低碳镍基哈氏合金 （NS334），是一种含钨的锻造镍铬钼合金。 其特点是熔点高、耐热、耐腐蚀、强度高、抗氧化性、机械性能和加工性能优异（见表 1 和表 2）。 它可以承受 200~1090°C 范围内各种腐蚀性介质的腐蚀，被认为是“万能耐腐蚀合金”。 因此，近几十年来，它被广泛应用于恶劣的工作环境，如化工、石油工业等领域，解决了普通不锈钢等金属和非金属材料无法解决的介质腐蚀问题。

2. C-276 焊接性分析

2.1 焊接要求

表 2 机械哈氏合金 C-276 的特性

项目

屈服强度 ReL/ 兆帕

拉伸强度 Rm/ 兆帕

伸长率 A/%

典型值

≥283

≥690

≥40

2.1.1 线路能量控制

焊接具有高线性能量的镍基耐腐蚀合金可能会产生不利影响。 在热影响区 （HAZ） 中，会发生一些退火和晶粒生长。 如果热输入量高，则会出现过度偏析、碳化物析出或其他有害冶金现象，这可能会导致热裂纹和耐腐蚀性降低。 通过避免长时间暴露在 1200~1300°C 和 550~900°C 的敏化温度范围内，可以防止晶间腐蚀。 因此，在敏化温度范围内选择较小的缝合线能量和不增加停留时间是保证高质量焊接接头的有效措施。

2.1.2 焊接件的清洁度要求

焊缝表面的清洁度是镍基合金成功焊接的重要要求。 在焊件的组装和抛光过程中，表面容易形成氧化性物质，焊接时容易结合形成氧化膜，形成夹渣或不连续的小氧化物。 这种氧化物的不连续性特别小，无法通过 X 光片或染料渗透测试检测到。 此外，S、P、Pb、Sn、Zn、Bi、Sb 和 As 等有害元素通常存在于制造过程中使用的记号笔、油漆笔和油脂等材料中。 焊接过程概述 与 Ni 形成低熔点共晶。 因此，在焊接前必须将这些杂质完全去除。

表 1 哈氏合金 C-276 的化学成分（质量分数）%

元素

C

镍

四

W

S

P

莫

克

锰

公司

铁

V

典型值

≤0.020

津贴

≤0.08

3.0-4.5

≤0.030

≤0.040

15.0-17.0

14.5-16。 3

≤1.0

≤2.5

3.0-7.0

≤0.35

测量

0.003

津贴

0.02

3.48

0.002

0.006

15.44

15.67

0.5

1.81

6.24

0.1

表 3 ERNiCrMo-4 焊丝的化学成分（质量分数）%

元素

C

N

四

W

S

P

莫

克

典型值

≤0.020

津贴

≤0.08

3.0-4.5

≤0.030

≤0.040

15.0-17.0

14.5-16。 3

测量

0.007

59.25

0.02

3.26

0,002

0.001

16.54

15.21

 

镍基合金材料焊接过程中的层间温度不宜过高，一般应小于50°C。 焊接这种材料时，通常不需要预热。 后热处理。
接头的结合应力也是这种材料在焊接过程中需要注意的一个方面，使用合理的装配和焊接顺序和方向。 焊接拼接焊缝以及高收缩率和低收缩率焊缝时，必须先焊接高收缩率焊缝。 在工作过程中受到较大应力的焊缝中，应首先进行相交焊缝的焊接。 这可以有效地缓解接头的束缚应力和变形。

3. 焊接材料

3.1 保护气体

使用 99.99%（质量分数）的纯氩气作为保护气体，以确保优异的焊接性能和良好的焊接接头。

3.2 钨电极

使用 2.5mm 铈钨电极进行焊接，并将钨电极头抛光成圆锥形。 常用的锥角为30°~60°，尖端平，直径约0.4mm。

3.3 焊丝

由于哈氏合金 （C-276） 的焊接特性，它被 TIG 焊接背衬、填充和覆盖。 选择的焊丝型号为 ERNiCrMo-4（表 3 和表 4）。

表 4 ERNiCrMo-4 焊丝的机械性能

4. 焊接工艺

4.1 管道断开

管道的切割表面应平整，无裂纹、复皮、毛刺、凸起、颈部、炉渣、氧化物和铁屑。 切口的倾斜偏差不应超过管道外径的 1%，且不应超过 3mm。 应使用抛光机去除影响焊缝质量的表层，并消除不平整。

 

4.3 管道装配和定位焊接

图 1 焊缝坡口示意图

组装焊缝时，内壁应平整，错位不应超过壁厚的 10%，不宜超过 3mm。 之后，进行临时焊接。 定位焊缝的数量应大于3点，一般根据管道的直径确定，通常为10~30mm，并且应充分焊接，无缺陷。 同时，应注意将放置的焊缝两端打磨成有坡度的坡口，以利于正式焊接时接头的良好熔合。 背焊时，管道背面应用充氩气保护。

4.4 年焊接

采用φ2.5mm 铈钨电极，钨电极伸出长度为 3-5mm，层间温度不超过 50°C，喷嘴直径φ10mm。 在进行适当的焊接之前，必须用氩气完全置换管道中的空气。 图 2 显示了如何保护焊接部件。

图 2 焊件膨胀保护示意图焊接时
，使用高频电弧放电。 焊接时，焊接手柄应尽可能垂直于焊接部分。 这样可以更好地控制熔池的大小，并对熔池进行统一保护，而不会在喷嘴中氧化氩气。 通过采用小电流和高速焊接，抑制了热输入，并防止了因热集中而产生裂纹。
焊接前和层之间需要坡口。 每层焊接路径完成后，必须将焊接路径表面的渣完全清除并检查，以消除各种表面缺陷。 只有通过检查后，才能焊接下一层。 严禁使用普通砂轮，以防止脏槽处理和杂质溶解在熔池中。
极钨部分与焊缝的距离约为 2mm，焊丝应沿管道的切向方向沿坡口焊接。 焊丝的尖端应始终处于保护气体中，以防止氧化和杂质的形成。
在焊丝填充过程中，焊丝不应与钨电极直接接触或直接穿透电弧的电弧柱区域。 否则，钨会混入焊缝中，从而损害电弧的稳定性。 如果在高温过程中将焊丝的末端从氩气保护区移开，则很容易在空气中氧化。 因此，在重新焊接时，必须及时清洁氧化区域。
焊缝和挡弧的上下缝应距中心线 5~10mm，并注意不要用电弧损坏坡口边缘，以准备焊接覆盖层。
覆盖时，需要在坡口边缘稍作停顿，以保证熔池与坡口的熔合，使焊缝边缘与覆盖层熔合整齐美观。
将终点抛光成倾斜形状，焊接到斜面时暂停送丝，利用电弧的热量对斜面进行预热，将其熔化到熔融孔中，然后快速送丝。
闭合电弧时，应注意填充凹坑并关闭焊嘴 10-20 秒。
严禁在焊缝表面设置电弧离合器，不允许在焊件表面进行电弧撞击和测试。 焊接过程中必须确保电弧冲击的质量。 停止电弧时，应在电弧坑的几个点进行点焊，以填充电弧坑，使其不会太快冷却并防止电弧坑热裂纹。 多层焊接的层间接头应相互错开，每个焊缝应一次连续焊接。

4.5 焊接工艺参数（见表 5）

4.6 焊后经验总结

（1）焊接前，应仔细清洁焊缝表面，并严格控制母材和焊接材料中硫、磷等杂质的含量，以及焊接工艺参数、环境温度。 和湿度。 焊接时选择较小的线能量，并且焊丝的前端（加热端）必须始终处于气体保护之下。 严禁间歇性送丝。 短弧焊用于控制层间温度。 闭合电弧时，填充电弧坑，利用焊机的气体延迟，保护电弧在高温条件下免受空气污染和氧化。

（2）诱发气孔形成的主要因素是槽表面的油脂、氧化物等异物、切割过程中的记号笔痕、气体保护不足、气体纯度低、流速低。 通过避免上述情况，您可以减少形成毛孔的可能性。

（3） 确保适当的焊接速度。 由于焊接金属丝转速低、能量大，焊接金属合金元件的燃烧损失大，热影响区结构过热，焊接接头晶粒粗大，物理性能降低。 速度快，对熔池的保护性差，熔池金属的冶金反应差，焊接温度低，焊接端熔化不足，易开裂。

 

表 5 哈氏合金 C-276（4“ × SCH.10S）管道焊接工艺参数

焊接层数

焊接方法

焊接等级

焊丝直径/mm

电源极性

焊接电流/A

焊接电压/V

焊接速度/cm.min-1

保护气体

气体流量/L.min-1

1

加陶

ERNi 铬合金-4

2

直流 +

70-85

8-10

9-11

氦气

8-12

2

加陶

ERNi 铬合金-4

2

直流 +

80-100

9-11

12-14

氦气

8-12