不锈钢焊接中镍基合金的应用

在石化电力等行业，焊接应用异种钢的情况很多，异种钢焊接接头的作业环境也很严苛，所以重要的是怎样确保异种钢焊接接头的质量。在实际生产中，使用最多的异种钢焊接材料是珠光体型低碳钢与奥氏体不锈钢。它们的金属组织与化学成分都不一样，焊接性能较为复杂，在焊接的时候容易有问题。所以有时要求碳钢与不锈钢焊接的焊接材料一定使用镍基合金，不要采用以前常用的309不锈钢焊接材料。

镍基合金棒

所以本文做了镍基合金作为碳钢SA106 Gr.B和不锈钢SA312 TP304L焊接材料的工艺试验，来寻找出适宜的焊接工艺参数，进而指导实际生产过程。

使用规格Φ168.3mm×7.11mm且长150mm的不锈钢无缝钢管对焊，每根管子一侧开单边30°坡口。使用钨极氩气保护焊（GTAW），焊接材料采用镍基合金Inco82。

焊接前需要打磨清理不锈钢管坡口面和两侧20mm范围内的表面，直到显出金属光泽，从而确保装配质量。因为焊丝合金的含量较高，为避免焊缝根部发生氧化，在打底焊接时不锈钢管内部需要充氩气保护。在焊接打底时，第一层与第二层均需做充氩保护。使用多层多道焊，需要关注层间清理，避免管子焊接时生成缺陷。

对焊接后的试件做射线检测，合格后取样分析其力学性能与金相组织。力学性能分析结果是试件的拉伸强度达到565MPa、532MPa，在碳钢热影响区断裂，侧弯检测合格。V型缺口-20℃冲击功Akv分别为焊缝62、60、60J，热影响区46、67、55J（碳钢）和118、96、104J（不锈钢）。能够得知的是，采用镍基合金ERNiCr-3焊接的焊接接头力学性能完全能满足NB/T 47014-2011《承压设备焊接工艺评定》要求，焊缝的强度与韧性也都达到相应加工要求。检测得知异种钢焊接接头试样焊缝金相组织是奥氏体化的合金化合物，其金属组织致密均匀。

以前一般使用309型焊接材料焊接碳钢和不锈钢异种钢接头，此类接头在长时间高温作用下，会导致碳元素的迁移，显著削弱接头的力学性能。上述测试结果显示，使用镍基合金焊接材料，降低高温下碳元素迁移量，能避免增碳层、脱碳层和脆化过渡层的产生，确保长期高温工作环境中接头的应用性能。使用镍基合金做异种钢接头焊接，形成的焊接接头外观成型优秀。且基本不会有气孔、未焊透与未熔合等常见的焊接缺陷，焊接接头力学性能完全达到应用需求。