(1)材料特性分析镍合金Incoloy 800H具有典型的耐腐蚀和抗高温氧化性能，尤其是在1000℃的高温下具有优良的耐腐蚀、耐热疲劳、耐高温冲击性能。在固溶情况下，具有优越的抗压力破裂特性。镍基合金焊接常见的缺陷首先是热裂纹，其次是气孔、熔合不良及夹渣等，因此从防止焊接热裂纹和气孔等方面入手是控制焊接镍合金质量的关键。Incoloy 800H合金的化学成分及力学性能如表1所示。

　　(2)容易出现热裂纹Incoloy 800H线膨胀系数较大(介于奥氏体不锈钢与普通碳钢之间)、热导率小(20℃时为10.9W/(m·K)),焊接时焊缝中的一些杂质元素和低熔点物质容易在晶界偏析和集聚，并在熔池的凝固过程中与镍形成低熔点共晶体，造成焊接热裂纹。防止方法是：合理的设计焊接接头和焊接顺序，减少结构的拘束度；采用小的焊接电流和多层多道焊，减少热输入；采用稍大的坡口形式减少熔合比，即减少稀释率；填满收弧弧坑。

　　(3)容易出现未熔合、夹渣等缺陷该材料中Ww=30%~35%,使该合金在焊接时，熔池金属的流动性差，且表面易形成难熔的氧化膜(NiO)。

　　(4)容易出现气孔由于镍合金焊材所形成的熔池十分粘稠，焊缝液态金属的流动性比较差，焊缝金属的冷却速度比较快，所以使熔池中的气体来不及逸出，造成气孔。采用焊条电弧焊时，焊接电流不能过大，应采用轻微地摆动焊枪来搅动熔池，但是搅动的幅度不要超过焊条直径的3倍。为保证焊接质量，焊接过程中应始终保持短弧，以便能较好地控制熔化的焊接金属。

　　气孔及夹渣是镍基合金易产生的焊接缺陷，防止方法是：注意焊前清理(包括母材和焊材),采用化学处理方法(用丙酮进行清洗);确保焊材及焊缝坡口表面的清洁；焊接时要保持稳定的电弧电压；氩弧焊在引弧和收弧时易产生气孔和缩孔，必须注意掌握操作技巧和质量。

　　根据我公司技术力量和现场实际情况，拟采用手工钨极氩弧焊打底、管内充氩保护、焊条电弧焊填充盖面的焊接方法。按照ASME IX卷《焊接和钎焊评定标准》—2004和NBT47014—2011《承压设备焊接工艺评定》的要求，对Incoloy 800H合金进行了焊接工艺评定，选用的焊接材料化学成分如表2所示。

　　由于该合金液态金属粘稠度大、流动性较差，如果坡口形式等不合适时，会产生未熔合现象，因此为保证接头熔合良好，相对于普通不锈钢，坡口应适当增大角度，适当减少钝边厚度。由于考虑到管道规格为φ325mm×45mm,故坡口形式设计为双V形，坡口形式及焊接层道如图2所示。

　　按照表3的焊接参数施焊，试件焊缝无损检测合格后，分别取样对其进行力学性能测试(见表4),通过对焊接评定试件进行各项检测，评定结果符合规范要求。

　　(1)培训施工现场根据评定合格的焊接工艺施焊，由于所有焊缝全部采用全位置焊接，施焊难度大，故需要优秀焊工焊前进行焊接操作培训后，方可参加焊接。焊接过程中要求焊工严谨操作，以防出现焊接缺陷。

　　(2)清理焊缝在装配、定位焊和焊接前应彻底清除焊接处和焊丝表面的氧化物、油污等，用钢玉砂轮、不锈钢丝刷将坡口内外50mm范围内污物、毛刺等清理干净，并用丙酮清洗坡口表面，层间彻底清理熔渣、粉尘等。

　　(3) 保护气体管膛内采用氩气保护，纯度≥99.99%,保护气体流量为10~25L/min。TIG焊时使用直流正接，焊接时采用高频引弧以及电流可控制递增和衰减技术，气流量保持在12~15L/min。

　　管膛内充氩气时，采用100mm厚的海绵封堵在管口两侧，距离100～300mm之间。海绵用薄木板加固，两块海绵之间用铁丝连接，焊接完毕连同气带一起用铁丝从管膛内拉出来。海绵是软体材料且具有一定的厚度，放置在管内非常稳定可靠，同时海绵具有一定的透气性，隔离段气室内没有死角，非常有利于氩气的置换。气带直接穿过海绵，进气端使用三通(或用废海绵的边角料将气带端部包扎),让氩气均匀地从海绵四周喷出。气带端口应放置在焊口的下部，提高气体置换速度和质量。不锈钢充氩气保护装置如图3所示。

　　(4)检测由于管壁较厚，为了减少焊缝返修量，所有设备接管对接焊缝打底一层，填充两层后经X射线检测，合格后继续填充，盖面后再对焊缝进行整体γ射线检测。

　　焊接施工现场如图4所示。焊接过程中要在保证熔透的情况下，尽可能减少和严格控制焊接输入，同时应保持稳定的电弧电压，始终保持知弧，采用小电流多层多道焊，并严格控制层间温度≤100℃,焊缝的外形应稍凸。

　　由于镍合金焊缝金属的流动性不如普通低合金钢，所以焊接时可以稍许摆动，但其幅度不要大于3倍焊条直径，焊条每次摆动极限结束时要稍稍停顿一下，以便使粘稠的焊缝金属有充分的时间来填充，克服咬边缺陷。

　　采用ERNiCr—3焊丝和ENiCrFe—3焊条来焊接Incoloy 800H镍基合金，需焊工了解镍基材料焊接特性，选用合理的焊接参数、焊接热输入，有效控制熔池铁液，注意防止产生热裂纹等焊接缺陷，这些是保证产品质量的关键。

　　因这台设备重点是管箱短节的焊接和换热管与管板的焊接，故在焊接管箱短节时要求一条焊缝一次性焊接完成。换热管与管板要求焊完打底层后做100%PT,JB/T4730.5—2005I级合格，面层焊完后再做100%PT,JB/T4730.5—2005I级合格。严格按上述工艺要求完成后，壳程100% RT,JB/T4730.2—2005ⅡI级一次性合格，管程100%源透照后JB/T4730.2—2005Ⅱ级一次性合格。

　　焊接完成后管程入炉热处理， (620±20)℃保温150min,并自动记录曲线，热处理温度应尽量控制上限，热处理后需进行硬度测定。管程的最后一环焊缝进行局部热处理，(620±20)℃保温150min,并须自动记录曲线。

　　合理选择焊接方法、焊接材料及焊接顺序，焊前先进行焊接工艺评定，制定焊接工艺，然后安排有相应资格的焊工严格按焊接工艺施工，加强焊接过程控制，能在保证质量的前提下提前完成这台设备的制造。返回搜狐，查看更多