镍基合金复合钢板的焊接注意要点探讨

2023-03-06

某钢铁企业根据订单需求, 需要进行一个环化塔预热器的制作, 该容器属于一类压容器。规定的外壳材料分别为:规格为DN1000× (3+10) 毫米的Mone1400/304复合钢板;Hastelloy C-276/Mone1400合金;Hastelloy C-276, φ19×2换热管。该项目施工中存在许多技术难点, 需要通过高质量的焊接保证其最终质量。

1. 焊接工作特性概述

通常情况下, 复合钢板中通常包含两类材质, 首先是为保证钢板强度的而使用的碳素钢材料或者低合金钢材料, 然后是为保证钢板耐腐蚀性而使用的不锈钢、镍或者镍合金等金属材料。并且此两种材料分别位于钢板的表层以及复合层中, 在开展焊接工作时需要注意的情况不相同。在进行焊接的过程中不仅要考虑到焊接后环化预热器的强度, 同时还需要保证其耐腐蚀性, 所以使用的焊接材料以及焊接工艺也是不相同的。需要注意的是, 在进行复合钢板的焊接工作时首先需要将其基层焊接工作完成, 经过质量检查工作之后才能继续进行, 完成其过渡层以及复层的焊接。简单的来说, 复合钢板的焊接工作, 需要注意的最主要因素就是在完成基层材料上的耐腐蚀金属堆砌工作。但是要注意, 在不锈钢、镍基合金以及一些其他高合金材质上上堆砌或者焊接各种低合金钢焊材以及碳素钢等都是不被允许的。

2. 焊接工作要点分析

2.1 焊接坡口设计

对复合钢板进行焊接时, 坡口的形状对焊缝的形成影响较大, 并且最终会影响焊接的整体质量。在进行坡口设计时, 需要注意的最重要问题是保证焊接的有序性。若首先进行的是钢板基层的焊接, 则要保证复层的完好性, 相反, 若首先进行的是复层的焊接, 就需要保证基层的完好性。若在焊接过程中由于坡口设计的不合理发生了上述问题, 则会使钢板焊缝中产生裂缝, 影响复合钢板的刚度, 同时影响其耐腐蚀性, 最终会对复合钢板的整体性能产生较大的负面影响。所以科学的进行焊接坡口的设计是十分重要且必要的。

实践经验证明, 常规的焊接坡口形式是不能满足复合钢板焊接需求的。“台阶式”的坡口则能有效满足此种需求。

将坡口设计为上述形状, 能保证基层与复层在焊接过程中的完全分离, 良好的保证焊接后基层金属的刚度以及复层金属的耐腐蚀性。由于合金钢板中基层与复层钢板的构造与组成是截然不同的, 需要使用的焊接材料与技术也不相同, 而台阶式坡口的设计让分开焊接变为了现实, 不仅降低了其整体的操作难度, 同样也降低了技术人员的自身专业素质这一主观因素对焊接质量造成的影响。

2.2 焊接工艺选择

通常在进行复合钢板焊接时, 基层焊接选用的焊料为钨极氩弧焊、电弧焊相间的办法。通常使用的焊丝型号为ER308, 使用的焊条型号为A102。过渡层与复层在焊接过程中通常使用的是堆焊, 堆焊应当使用钨极氩弧焊这种焊接方式。在焊接过程中需要注意的问题是, 过渡层中有许多合金, 铁元素进入之后会让合金被稀释, 刚度与耐腐属性均会受到破坏, 此时就需要对使用的焊材的合金含量有一定的要求, 尽量使用合金含量高的焊材。

在进行焊接时, 若容器的设计厚度不考虑复合钢板容器厚度时, 在选择焊接工艺时, 能使用的方式有两个。第一种就是单纯的符合钢板焊接工艺评定, 评定的设备为一块复合钢板。第二种则是利用基层钢材对焊接工艺进行评定, 在钢板基层上使用耐蚀性的材料进行堆焊, 完成焊接工艺评定。依据上述中的条件, 即设计厚度不考虑复合钢板容器厚度, 所以在进行焊接时可以进行两项堆焊。实施过后发现, 其厚度最小能保持在4毫米, 经过对其中包含的各项化学物质进行分析发现, 这种方式能较好的实现合金材料刚度与耐腐蚀性的和谐统一。

2.3 堆焊法技术指标

在开展堆焊工作时, 焊接线的能量问题是首先需要保证的。小直径的焊丝以及小电流多层的固定速焊法是一种可以利用的有效办法。在焊接过程中若电流控制的不好, 产生了过大电流, 会让堆焊层产生裂缝, 并且影响其耐腐蚀性。在进行一般性的焊接工作时, 利用熔敷金属这种方式只需要敷三层就能实现焊丝一般的效果, 而对电流情况进行有效的控制后只需要敷两层即可。需要注意的是, 在进行焊接时, 需要对钨极氩弧焊的线能量进行控制, 超过8k J/cm就会影响焊接效果。应当控制合金钢板不同层次之间的温度, 当其超过93℃时就会对焊接质量产生影响。焊接中电流情况也需要有所控制, 当进行堆焊层第一层的焊接时, 电流需要保持在110-120I/A, 完成后需要以130-140I/A的电流进行后面各个层次的焊接。

3. 结语

在环化塔预热器的焊接过程中, 想要更好的保证焊接质量, 需要注意 (1) 正确的设置坡口的形状, (2) 保证焊接的便利性与科学性, (3) 使用较为先进的焊接工艺, 例如多层小电流快速焊接。遵循这些要求能有效避免基层对合金金属的稀释, 同时也能保持复层耐腐蚀材料的特性, 让符合钢板的效用最大化的发挥, 让焊接完成的幻化预热塔质量更高, 带给用户更好的使用体验。

摘要：镍基合金在进行焊接时若发生金属互溶现象对于其耐腐属性会产生较大的影响。本文以焊接环化塔预热器外壳为例, 列举了镍基合金复合钢板在焊接过程中需要注意的问题, 为实现其焊接后焊口最大限度的耐腐蚀性而进行了深入的探索。

关键词：镍基合金,要点,耐腐蚀性