Hàn của Inconel 625 thép hợp kim dựa trên niken

Hàn hợp kim dựa trên niken 625
Giới thiệu: Trong các dự án xây dựng hóa dầu, Hợp kim dựa trên niken thường gặp phải, bởi vì vật liệu này có tính chất tốt của khả năng chống khí hoạt động, phương tiện truyền thông ăn da, và giảm sự ăn mòn môi trường axit, và có sức mạnh cao và độ dẻo tốt. , các đặc điểm của biến dạng lạnh và lạnh, đúc và hàn có thể xử lý, được sử dụng rộng rãi trong ngành hóa dầu. Ví dụ: Trong phần khí hóa của thiết bị tổng hợp amoniac hóa học Liuguo, Anhui, Có vật liệu này. Tên cụ thể của nó là Inconel 625, được sử dụng để vận chuyển môi trường oxy.
Từ khóa: Các vết nứt nhiệt Hàn hợp kim dựa trên niken
1 Thành phần hóa học và ảnh hưởng đến tính chất hàn của Inconel 625, Hợp kim dựa trên niken
Để nghiên cứu sự hàn của Inconel 625, cần phải hiểu thành phần hóa học của vật liệu này. Thành phần hóa học của hợp kim dựa trên niken 625 được hiển thị trong bảng 1:
Bàn 1 Thành phần hóa học của Inconel 625 hợp kim dựa trên niken (%)
yếu tố hợp kim
|
TRONG |
C |
Mn |
Fe |
Cư |
P |
S |
Và |
Cr |
Al |
Của |
Nb |
Mo |
nội dung |
61.0 |
0.05 |
0.2 |
2.5 |
– |
0.015 |
0.008 |
0.2 |
21.5 |
0.2 |
0.2 |
3.6 |
9.0 |
Thêm Al, Cr, Fe, Mo, và TI đến Ni có thể gây ra sự tăng cường dung dịch rắn mạnh. MO có thể cải thiện cường độ nhiệt độ cao của hợp kim dựa trên niken, trong khi NB có thể ổn định cấu trúc, tinh chỉnh các hạt, và cải thiện hiệu suất vật chất. CR trong Ni Phạm vi giải pháp rắn trong phạm vi khoảng 35% ĐẾN 40%, Trong khi phạm vi giải pháp rắn trong NI là về 20%. Việc bổ sung các vật liệu hợp kim như CR và MO không chỉ làm tăng khả năng chống ăn mòn của chúng, nhưng cũng không có tác động xấu đến hiệu suất hàn của vật liệu. Thêm, Mn, và NB có thể cải thiện điện trở của vật liệu thành các vết nứt nhiệt và giảm lỗ chân lông. SI là chất khử oxy và chất chống oxy hóa trong thép. Nội dung C rất nhỏ, bởi vì sự hiện diện của Ti và Nb thường không gây ra sự ăn mòn giữa các tế bào.
Khả năng hàn của hợp kim dựa trên niken nhạy hơn. S không hòa tan trong Ni và có thể hình thành các eutectics tan chảy thấp trong quá trình hóa rắn hàn, dễ bị các vết nứt nhiệt. P cũng làm tăng độ nhạy crack trong hợp kim dựa trên niken.
2 Đặc điểm hàn của hợp kim dựa trên niken 625
2.1 Hàn hợp kim dựa trên Niken Crack Niken 625 có độ nhạy của vết nứt nhiệt cao trong quá trình hàn. Vết nứt nhiệt được chia thành các vết nứt tinh thể, vết nứt hóa lỏng và vết nứt deplastic nhiệt độ cao. Vết nứt tinh thể rất có thể xảy ra trong hố hồ quang hạt hàn, hình thành các vết nứt mở lửa. Các vết nứt kết tinh chủ yếu là vết nứt dọc dọc theo đường trung tâm của mối hàn. Các vết nứt hóa lỏng có xu hướng xuất hiện trong vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt gần với đường hợp nhất, Và một số cũng ở phía trước các mối hàn của nhiều lớp. Các vết nứt giảm nhiệt độ cao có thể xảy ra ở cả vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt và trong mối hàn. Các vết nứt nhiệt khác nhau đôi khi là vết nứt macro, hoặc các vết nứt vĩ mô được đi kèm với các vết nứt vi mô, Và đôi khi chúng chỉ là những vết nứt vi mô. Vết nứt nhiệt xảy ra ở nhiệt độ cao và không còn mở rộng ở nhiệt độ phòng.
2.2 Tác động của các chất ô nhiễm trên bề mặt của các bộ phận hàn là chìa khóa để đảm bảo chất lượng hàn của hợp kim dựa trên niken 625. Các chất gây ô nhiễm trên bề mặt hàn chủ yếu là thang oxy hóa bề mặt và các yếu tố gây ra sự hấp thụ. Điểm nóng chảy của thang đo oxit bề mặt của hợp kim dựa trên niken 625 cao hơn nhiều so với vật liệu cơ bản, và thường có thể hình thành các bao gồm xỉ hoặc các oxit không liên tục tốt. S, P, PB, Sn, Zn, Bi, SB và có thể được sử dụng cho các yếu tố hình thành các eutectics điểm nóng chảy thấp là các yếu tố có hại. Những yếu tố có hại này làm tăng đáng kể xu hướng vết nứt nhiệt trong quá trình hàn các hợp kim dựa trên niken. Những yếu tố này thường được tìm thấy trong các vật liệu được sử dụng trong việc chế tạo sẵn, chẳng hạn như dầu mỡ, sơn, Nhiệt kế và điểm đánh dấu, Mực thường chứa các yếu tố này. Vì thế, nó phải được loại bỏ hoàn toàn trước khi hàn, bao gồm trong phạm vi 50mm bên ngoài vát.
Phương pháp loại bỏ phụ thuộc vào loại chất gây ô nhiễm. Đối với dầu và chất béo, Suy nước hoặc làm sạch bằng acetone. Cho các chất sơn, Chúng có thể được làm sạch bằng chloromethane, Chất lỏng kiềm, và metanol, hoặc chúng có thể bị loại bỏ bằng cách đánh bóng.
2.3 Ảnh hưởng của đầu vào nhiệt hàn Việc sử dụng đầu vào nhiệt cao sẽ khiến khớp hàn có thể bỏ qua ở một mức độ nhất định, và đi kèm với sự phát triển của các loại ngũ cốc, làm cho mô trải qua thay đổi pha và giảm các tính chất cơ học của vật liệu. Ngoài ra, Đầu vào của nhiệt cao có thể gây ra sự phân tách quá mức của cấu trúc pha tinh thể, Lượng mưa và lượng mưa của cacbua, do đó gây ra vết nứt nhiệt và giảm khả năng chống ăn mòn.
Điều này phải được tính đến khi chọn các phương pháp hàn và quy trình hàn. Vì thế, sử dụng dòng điện nhỏ là hợp lý hơn, Hạt hàn hẹp và hàn nhiều lớp trong hoạt động thực tế.
Cần lưu ý rằng một số hợp kim dựa trên niken sẽ có tác dụng phụ đối với cấu trúc mối hàn gần vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt sau khi hàn. Ví dụ, Sau khi hàn, Hợp kim Ni-MO cần phải được loại bỏ bằng cách ủ và khôi phục khả năng chống ăn mòn của chúng. Tuy nhiên, cho hợp kim 625, nó là hợp kim Ni-CR-MO. Như thép không gỉ austenitic, Cấu trúc vi mô của hợp kim dựa trên niken cũng là austenite, Và không có sự thay đổi pha ở trạng thái rắn, và vật liệu cơ bản và kim loại hàn là hạt của hợp kim dựa trên niken 625 không yêu cầu xử lý nhiệt.
2.4 Đặc điểm quá trình hàn
(1) Kim loại hàn chất lỏng có tính lưu động kém. Kim loại hàn của hợp kim dựa trên niken không có tính lưu động tốt như kim loại hàn bằng thép carbon, nhưng dường như là nhiều hơn “Độ nhớt”. Thậm chí tăng dòng hàn không thể cải thiện tính trôi chảy của nó, đó là một đặc điểm vốn có của hợp kim dựa trên niken. Dòng hàn vượt quá phạm vi được khuyến nghị không chỉ quá nóng của bể nóng chảy và làm tăng độ nhạy đối với các vết nứt nhiệt, nhưng cũng dễ dàng làm cho chất khử oxy trong mối hàn bốc hơi và lỗ chân lông. Trong quá trình hàn hồ quang của thanh hàn, Một dòng hàn lớn cũng sẽ làm nóng lõi hàn của thanh hàn, khiến bột rơi ra, và mất bảo vệ.
Do tính trôi chảy kém của kim loại hàn, Không phù hợp để chảy đến cả hai bên của mối hàn để hợp nhất tốt hơn với vật liệu cơ bản. Vì thế, Để có được hình thành mối hàn tốt, một quy trình xoay là bắt buộc, Nhưng chiếc xích đu này phải là một cú swing nhỏ và phạm vi xoay phải gấp ba lần đường kính của lõi hàn hoặc dây, và cả hai mặt của mối hàn nên được hợp nhất tốt hơn với vật liệu cơ bản. Dựa trên sự cân nhắc này, Điều này đòi hỏi chiều rộng xử lý của góc độ phải phù hợp khi thực hiện. Trong quá trình xoay thanh hàn, Bạn nên chú ý đến khớp giữa mối hàn và vật liệu cơ bản. Nơi này dễ bị cắt xén, bao gồm xỉ và không có. Giải pháp là chạy khi thanh hàn chạy đến mối hàn và vật liệu cơ bản. Ngã ba phải được tạm dừng một chút và nên sử dụng một hoạt động hồ quang ngắn.
(2) Độ sâu của kim loại hàn cũng là một đặc điểm vốn có của hợp kim dựa trên niken, đòi hỏi độ dày của cạnh cùn khi tạo ra vát.
2.5 Lựa chọn phương pháp hàn
Theo phương pháp hàn được đề xuất bởi Hiệp hội hàn, Các phương pháp hàn sau đây có thể được sử dụng cho các vật liệu như Inconel 625, SMAW (Hàn hồ hàn bằng dây hàn), GTAW (Hàn hồ quang bảo vệ khí vonfram), GMAW (Helting Electrode Gas Acc), và chân (huyết tương) Hàn hồ quang) và đã thấy (hàn hồ quang chìm), có thể được chọn trên trang web theo điều kiện thực tế.
2.6 Lựa chọn vật liệu hàn
Khi sử dụng hàn bảo vệ khí, Một dây hàn với mô hình Ernicrmo-3 nên được chọn, và các thành phần hóa học của nó được thể hiện trong bảng 2 tương ứng.
Bàn 2 Thành phần hóa học của dây hàn Ernicrmo-3
yếu tố hợp kim |
TRONG |
C |
Mn |
Fe |
S |
Và |
Cr |
Al |
Của |
Nb |
Mo |
nội dung% |
61.0 |
0.05 |
0.2 |
2.5 |
0.008 |
0.2 |
21.5 |
0.2 |
0.2 |
3.6 |
9.0 |
Khi sử dụng hàn hồ quang que hàn, Các thanh hàn với mô hình enicrmo-3 nên được chọn, và các chế phẩm hóa học của chúng được thể hiện trong bảng 3 tương ứng.
Bàn 3 Thành phần hóa học của thanh hàn enicrmo-3
yếu tố hợp kim |
TRONG |
Cr |
Fe |
Mo |
Mn |
Và |
Nb |
nội dung% |
61.0 |
21.0 |
4.0 |
9.0 |
0.3 |
0.4 |
3.6 |
Bằng cách so sánh bảng 1, 2 Và 3, Có thể thấy rằng thành phần hóa học của dây hàn và thanh hàn tương đối gần với thành phần hóa học của vật liệu cơ bản, Vì vậy, nó có thể được chọn.
3 Quá trình hàn
Tại công trường xây dựng, Hàn vật liệu hợp kim dựa trên niken thường được thực hiện bằng hàn Arcon Arc, Hàn và che phủ hồ quang và che phủ. Sau đây mô tả quá trình hàn của nó:
3.1 Hàn argon hồ quang (Hàn hồ quang bảo vệ khí vonfram)
3.1.1 Nên sử dụng khí argon để giúp loại bỏ hoặc giảm lỗ chân lông và bảo vệ kim loại hàn khỏi quá trình oxy hóa.
3.1.2 Khi thông số kỹ thuật hàn là chắc chắn, Hình dạng của điện cực ảnh hưởng đến độ sâu và chiều rộng nóng chảy của mối hàn. Điện cực vonfram nhọn có thể duy trì sự ổn định của vòng cung và độ sâu nóng chảy đủ. Góc hình nón điện cực vonfram thường được sử dụng là 30 ° đến 60 °, Mẹo được làm mịn và đường kính khoảng 0,4mm.
3.1.3 Quá trình hàn hồ quang Argon Nguồn cung cấp hàn áp dụng DC và điện cực được kết nối với điện cực âm. Máy hàn thường được trang bị dòng điện tần số cao để đảm bảo arcing và được trang bị các thiết bị suy giảm hiện tại để giảm dần kích thước cổng lửa khi đóng cửa.
Để cải thiện khả năng chống nứt của kim loại hàn và giảm lỗ chân lông, các yếu tố hợp kim như TI, Mn, NB thường được thêm vào dây hàn. Vì thế, trong quá trình hàn, kim loại hàn phải được đảm bảo rằng ít nhất 50% của kim loại phụ từ dây hàn có nguồn gốc. Trong quá trình hàn, Nên tránh các vòng cung để khuấy hồ bơi nóng chảy để giữ bình tĩnh.
Trong quá trình hàn, Đầu nóng dây phải luôn luôn nằm trong khí bảo vệ để tránh quá trình oxy hóa dây và ô nhiễm của kim loại hàn. Dây hàn sẽ vào bể nóng chảy ở đầu phía trước của bể nóng chảy để tránh tiếp xúc với cột vonfram.
Dòng khí bảo vệ phải vừa phải, Bởi vì dòng khí quá lớn có thể dẫn đến làm mát nhanh chóng kim loại hàn. Vì thế, dòng khí bảo vệ nên được kiểm soát tại 4 đến 8L/phút.
Khi hàn một mặt được hình thành trên khuôn hai mặt (Đối với các đường ống có D≤600mm), khí bảo vệ cần được nhập vào đường ống.
3.2 Công nghệ hàn hồ quang thanh hàn
Các thanh hàn phải được đặt trong hộp kín có độ ẩm và được bảo quản trong môi trường khô. Trước khi sử dụng, Làm khô nó theo nhiệt độ và thời gian được chỉ định trong hướng dẫn sản xuất.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.
Quá trình hàn hợp kim dựa trên niken tương tự như thép không gỉ austenitic. Do độ sâu nóng chảy của hợp kim dựa trên niken và tính lưu động kém của kim loại hàn lỏng, Những thay đổi trong các tham số hàn phải được kiểm soát nghiêm ngặt trong quá trình hàn. Khi hàn hợp kim dựa trên niken, DC thường được sử dụng, và thanh hàn được kết nối với điện cực dương. Mỗi loại và đặc điểm kỹ thuật của thanh hàn có phạm vi hiện tại tối ưu. Bàn 4 Hiển thị các giá trị tham chiếu hiện tại hàn cho các thông số kỹ thuật khác nhau của thanh hàn hợp kim dựa trên niken:
Bàn 4 Giá trị tham chiếu của dòng hàn hợp kim dựa trên niken
|
Φ2,4 |
Φ3.2 |
Φ4.0 |
||||||
|
1.57 |
1.98 |
≥2,36 |
2.77 |
≥3,18 |
3.18 |
3.56 |
3.96 |
≥4,75 |
Hàn hiện tại (A) |
75 |
80 |
85 |
105 |
105 |
110 |
130 |
135 |
150 |
Trong hoạt động thực tế, Cần điều chỉnh thêm theo độ dày của vật liệu cơ bản, Vị trí hàn, dạng chung, vân vân. Liệu dòng hàn có phù hợp hay không là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng của mối hàn. Nếu dòng điện quá cao, Nó sẽ gây ra sự bất ổn về hồ quang, quá nóng thanh hàn, khiến da rơi ra, và tăng xu hướng của các vết nứt nhiệt.
Khi hàn, mối hàn phải được điều chỉnh theo vị trí hàn phẳng càng nhiều càng tốt. Quá trình hàn phải luôn duy trì một vòng cung ngắn. Khi Hàn thẳng đứng hoặc vị trí hàn trên cao phải được sử dụng, Thanh hàn tốt và dòng điện nhỏ nên được sử dụng để điều khiển giếng kim loại hàn.
Hợp kim dựa trên niken lỏng có độ trôi chảy kém. Để ngăn ngừa các khiếm khuyết như không thông minh và lỗ chân lông của mối hàn, Thanh hàn được yêu cầu xoay trong các hoạt động hàn. Biên độ xoay phụ thuộc vào tình huống cụ thể. Nói chung là, Sự kết hợp giữa mối hàn trước và vật liệu cơ bản nên được bao phủ đầy đủ. Dây không nên vượt quá 3 lần đường kính của lõi hàn. Các mối hàn quá rộng cũng sẽ gây ra sự hợp nhất kém và các khuyết tật bề mặt không đồng đều do sự phân tán nhiệt quá mức. Điều này đòi hỏi phải có chiều rộng phù hợp khi thực hiện vát. Thanh hàn nên tạm dừng một chút mỗi khi nó xoay sang cạnh để loại bỏ các khiếm khuyết như undercut và các vít xỉ và làm cho kim loại hàn tích hợp hoàn toàn với vật liệu cơ bản.