Soldadura de aleación de níquel Inconel 625

Introducción: En proyectos de construcción petroquímica, A menudo se encuentran las aleaciones a base de níquel, Porque este material tiene buenas propiedades de resistencia a los gases activos, medios cáusticos, y reducir la corrosión de los medios ácidos, y tiene alta fuerza y ​​buena plasticidad. , Las características de la deformación fría y fría, moldeo y soldadura procesable, son ampliamente utilizados en la industria petroquímica. Por ejemplo: En la sección de gasificación del equipo de síntesis de amoníaco químico Liuguo en Tongling, Anhui, hay este material. Su nombre específico es Inconel 625, que se utiliza para transportar medios de oxígeno.

Palabras clave: Grietas térmicas de soldadura de aleación a base de níquel

1 La composición química y la influencia en las propiedades de soldadura de Inconel 625, aleación a base de níquel

Para estudiar la soldadura de Inconel 625, es necesario comprender la composición química de este material.. La composición química de la aleación a base de níquel Inconel 625 se muestra en la tabla 1:

Mesa 1 Composición química de Inconel 625 de aleación a base de níquel (%)

Agregando Al, cr, fe, Mes, y Ti a Ni puede causar un fuerte fortalecimiento de la solución sólida. MO puede mejorar la alta resistencia a la temperatura de las aleaciones a base de níquel, mientras que NB puede estabilizar la estructura, Refina los granos, y mejorar el rendimiento del material. Cr en ni el rango de solución sólida en el rango de aproximadamente 35% a 40%, mientras que el rango de solución sólida en Ni se trata de 20%. La adición de materiales de aleación como CR y MO no solo aumenta su resistencia a la corrosión, pero tampoco tiene un impacto adverso en el rendimiento de soldadura del material. Agregando el, Minnesota, y NB puede mejorar la resistencia del material a las grietas térmicas y reducir los poros. Si es un desoxidante y un antioxidante en acero. El contenido de C es muy pequeño, porque la presencia de Ti y Nb generalmente no causa corrosión intergranular.

La soldadura de las aleaciones a base de níquel es más sensible a S. S es insoluble en NI y puede formar eutécticas de baja fusión durante la solidificación de soldadura, que es propenso a las grietas térmicas. P también aumenta la sensibilidad de la grieta en las aleaciones a base de níquel.

2 Características de soldadura de la aleación de níquel Inconel 625

2.1 Soldadura de aleación de níquel de crack térmico a base de níquel 625 tiene una alta sensibilidad a la grieta térmica durante la soldadura. Las grietas térmicas se dividen en grietas cristalinas, grietas licuadas y grietas deplásticas a alta temperatura. Es más probable que ocurran grietas de cristal en el pozo de arco de las cuentas de soldadura, formando grietas de apertura de fuego. Las grietas cristalizadas se agrietan en su mayoría longitudinalmente a lo largo de la línea central de la soldadura. Las grietas licuadas son propensas a aparecer en la zona afectada por el calor cerca de la línea de fusión, y algunos también están en las soldaduras delanteras de la soldadura de múltiples capas. Pueden ocurrir grietas deplásticas a alta temperatura tanto en la zona afectada por el calor como en la soldadura. Varias grietas térmicas a veces son grietas macro, o las grietas macro están acompañadas de micro grietas, y a veces son solo micro grietas. Las grietas térmicas ocurren en altas temperaturas y ya no se expanden a temperatura ambiente.

2.2 El impacto de los contaminantes en la superficie de las piezas soldadas es una clave para garantizar la calidad de soldadura de la aleación a base de níquel Inconel 625. Los contaminantes en la superficie de la soldadura son principalmente escala de oxidación de la superficie y elementos que causan fragilidad. El punto de fusión de la escala de óxido de superficie de la aleación a base de níquel Inconel 625 es mucho más alto que el del material base, y a menudo es posible formar inclusiones de escoria o óxidos discontinuos finos. S, PAG, PB, Sn, Zn, Bi, SB y como se pueden usar para los elementos que forman la eutéctica de bajo punto de fusión son elementos dañinos. Estos elementos nocivos aumentan en gran medida la tendencia de las grietas térmicas durante la soldadura de aleaciones a base de níquel. Estos elementos a menudo se encuentran en los materiales utilizados en la prefabricación., como la grasa, pintar, termómetros y marcadores, Las tintas a menudo contienen estos elementos. Por lo tanto, debe eliminarse por completo antes de soldar, Incluyendo a 50 mm de las afueras del bisel.

El método de eliminación depende del tipo de contaminante. Para aceites y grasas, despesar a vapor o limpieza con acetona. Para sustancias de pintura, se pueden limpiar con clorometano, líquido alcalino, y metanol, o se pueden eliminar puliendo.

2.3 La influencia de la entrada de calor de soldadura El uso de la entrada de calor altos hará que la junta de soldadura sean anneale en cierta medida, y acompañar el crecimiento de los granos, haciendo que el tejido se someta a un cambio de fase y reduzca las propiedades mecánicas del material. Además, La entrada de calor alto puede causar una segregación excesiva de la estructura de fase cristalina, precipitación y precipitación de carburos, causando así grietas térmicas y reduciendo la resistencia a la corrosión.

Esto debe tenerse en cuenta al elegir métodos de soldadura y procesos de soldadura.. Por lo tanto, Es más razonable usar una pequeña corriente, cuentas de soldadura estrecha y soldadura de múltiples capas en la operación real.

Cabe señalar que algunas aleaciones a base de níquel tendrán efectos adversos en la estructura de soldadura cerca de la zona afectada por el calor después de la soldadura. Por ejemplo, después de soldar, Las aleaciones de Ni-mo deben eliminarse al recocer y restaurar su resistencia a la corrosión. Sin embargo, para la aleación inconel 625, Es una aleación Ni-Cr-mo. Como acero inoxidable austenítico, La microestructura de la aleación a base de níquel también es austenita, y no hay cambio de fase en el estado sólido, y el material base y el metal de soldadura son los granos de la aleación de níquel Inconel 625 No requiera tratamiento térmico.

2.4 Características del proceso de soldadura

(1) El metal de soldadura líquida tiene mala fluidez. El metal de soldadura de la aleación a base de níquel no tiene buena fluidez como el metal de soldadura de acero al carbono, pero parece ser más “viscosidad”. Incluso aumentar la corriente de soldadura no puede mejorar su fluidez, que es una característica inherente de las aleaciones basadas en níquel. La corriente de soldadura excede el rango recomendado no solo sobrecalienta la piscina fundida y aumenta la sensibilidad a las grietas térmicas, pero también fácilmente hace que el desoxidante en la soldadura se evapore y los poros. Durante el arco de soldadura de varillas de soldadura, Una gran corriente de soldadura también calentará el núcleo de soldadura de la varilla de soldadura, haciendo que el polvo se caiga, y perder protección.

Debido a la mala fluidez del metal de soldadura, No es adecuado para fluir a ambos lados de la soldadura para fusionarse mejor con el material base. Por lo tanto, Para obtener una buena formación de soldadura, Se requiere un proceso de swing, Pero este swing debe ser un pequeño swing y el rango de swing debe ser tres veces el diámetro del núcleo o alambre de soldadura, y ambos lados de la soldadura deberían fusionarse mejor con el material base. Basado en esta consideración, Esto requiere que el ancho de procesamiento del bisel sea apropiado al hacer el bisel. Durante el golpe de la barra de soldadura, Debe prestar atención a la articulación entre la soldadura y el material base. Este lugar es propenso a los socavos, Inclusiones de escoria y falta. La solución es funcionar cuando la varilla de soldadura corre hacia la soldadura y el material base. La unión debe detenerse ligeramente y se debe usar una operación de arco corto.

(2) La profundidad del metal de soldadura también es una característica inherente de las aleaciones a base de níquel, que requiere el grosor del borde contundente al hacer el bisel.

2.5 Selección del método de soldadura

Según el método de soldadura recomendado por la Sociedad de Soldadura, Los siguientes métodos de soldadura se pueden usar para materiales como Inconel 625, SMAW (soldadura por arco de varilla de soldadura), GTAW (soldadura de arco protector de gas tungsteno), Gawn (soldadura de arco protector de gas de electrodo de fusión), y pata (plasma) Soldadura por arco) y sear (soldadura por arco sumergido), se puede seleccionar en el sitio de acuerdo con las condiciones reales.

2.6 Selección de materiales de soldadura

Al usar soldadura de protección de gas, Se debe seleccionar un cable de soldadura con el modelo Ernicrmo-3, y sus composiciones químicas se muestran en la tabla 2 respectivamente.

Mesa 2 Composición química del alambre de soldadura Ernicrmo-3

Al usar soldadura de arco de varilla de soldadura, Se deben seleccionar las varillas de soldadura con el modelo enicrmo-3, y sus composiciones químicas se muestran en la tabla 3 respectivamente.

Mesa 3 Composición química de la varilla de soldadura Enicrmo-3

Comparando tablas 1, 2 y 3, Se puede ver que la composición química del alambre de soldadura y la varilla de soldadura está relativamente cerca de la composición química del material base, Entonces se puede seleccionar.

3 Proceso de soldadura

En el sitio de construcción, La soldadura de materiales de aleación a base de níquel generalmente se realiza mediante soldadura por arco de Argon, Soldadura del arco de la barra de soldadura llenado y cubierta. Lo siguiente describe su proceso de soldadura:

3.1 Soldadura de arco de argón (soldadura de arco protector de gas tungsteno)

3.1.1 Se recomienda usar gas argon para ayudar a eliminar o reducir los poros y proteger el metal de soldadura de la oxidación.

3.1.2 Cuando las especificaciones de soldadura son ciertas, La forma del electrodo afecta la profundidad de fusión y el ancho de la soldadura. El electrodo de tungsteno puntiagudo puede mantener la estabilidad del arco y la profundidad de fusión suficiente. El ángulo de cono de electrodo de tungsteno usado generalmente es de 30 ° a 60 °, La punta se suaviza y el diámetro es de aproximadamente 0.4 mm.

3.1.3 Proceso de soldadura de arco de argón La fuente de alimentación de soldadura adopta DC y el electrodo está conectado al electrodo negativo. Las máquinas de soldadura generalmente están equipadas con corriente de alta frecuencia para garantizar el arco y están equipadas con dispositivos de atenuación actuales para reducir gradualmente el tamaño del puerto de incendio cuando el arco se cierra.

Para mejorar la resistencia a la grieta del metal de soldadura y reducir los poros, elementos de aleación como ti, Minnesota, NB generalmente se agregan al cable de soldadura. Por lo tanto, Durante la soldadura, El metal de soldadura debe asegurarse de que al menos 50% del metal de relleno del cable de soldadura se deriva. Durante la soldadura, Se debe evitar que los arcos agiten la piscina fundida para mantener tranquilos la piscina fundida.

Durante la soldadura, El extremo de calentamiento de alambre siempre debe estar en el gas protector para evitar la oxidación del cable y la contaminación del metal de soldadura. El cable de soldadura debe ingresar a la piscina fundida en la parte delantera de la piscina fundida para evitar el contacto con el poste de tungsteno.

El flujo del gas protector debe ser moderado, Porque el flujo de gas demasiado grande puede conducir a un enfriamiento rápido del metal de soldadura. Por lo tanto, El flujo del gas protector debe controlarse en 4 a 8L/min.

Cuando se forma la soldadura de un solo lado en el moldeo de doble cara (Para tuberías con d≤600 mm), El gas protector debe ingresarse en la tubería.

3.2 Tecnología de soldadura de arco de varilla de soldadura

Las varillas de soldadura deben colocarse en un recipiente sellado a prueba de humedad y almacenarse en un ambiente seco. Antes de usar, Secarlo de acuerdo con la temperatura y el tiempo especificados en las instrucciones de fabricación.The welding wire should be placed in a wet-proof sealed container and stored in a dry environment. Before use, dry it according to the temperature and time specified in the manufacturing instructions.

El proceso de soldadura de la aleación a base de níquel es similar al del acero inoxidable austenítico. Debido a la profundidad de fusión poco profunda de la aleación a base de níquel y la mala fluidez del metal de soldadura líquida, Los cambios en los parámetros de soldadura deben controlarse estrictamente durante el proceso de soldadura. Al soldar aleaciones a base de níquel, DC generalmente se usa, y la varilla de soldadura está conectada al electrodo positivo. Cada tipo y especificación de la varilla de soldadura tiene un rango de corriente óptimo. Mesa 4 Muestra los valores de referencia de corriente de soldadura para varias especificaciones de barras de soldadura de aleación a base de níquel:

Mesa 4 Valor de referencia de la corriente de soldadura de aleación basada en níquel

En la operación real, Se deben hacer más ajustes de acuerdo con el grosor del material base, posición de soldadura, forma conjunta, etc.. Si la corriente de soldadura es apropiada es crucial para garantizar la calidad de la soldadura. Si la corriente es demasiado alta, causará inestabilidad de arco, sobrecalentamiento de la barra de soldadura, haciendo que la piel se caiga, y aumentar la tendencia de las grietas térmicas.

Al soldar, La soldadura debe ajustarse a una posición de soldadura plana tanto como sea posible. El proceso de soldadura siempre debe mantener un arco corto. Cuando se debe usar la posición de soldadura vertical o de soldadura por encima, Se deben usar varillas de soldadura fina y pequeñas corrientes para controlar el bien de metal de soldadura.

La aleación a base de níquel líquido tiene poca fluidez. Para prevenir defectos como la falta de ilusión y los poros de la soldadura, Se requiere que la varilla de soldadura se balancee durante las operaciones de soldadura. La amplitud del swing depende de la situación específica. Generalmente, La combinación de la soldadura anterior y el material base debe cubrirse completamente. El cable no debe exceder 3 veces el diámetro del núcleo de soldadura. Las soldaduras que son demasiado amplias también causarán fusión deficiente y defectos de superficie desiguales debido a la dispersión excesiva de calor. Esto requiere el ancho correcto al hacer el bisel. La varilla de soldadura debe detenerse ligeramente cada vez que se balancea al borde para eliminar defectos como subcortes e inclusiones de escoria y hacer que el metal de soldadura se integre completamente con el material base.

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