對AlIoy20特種管材焊接工藝的控制與應用

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【摘要】Alloy20合金具有優(yōu)異的抗應腐蝕開裂能力和良好的耐局部還原性復合介質(zhì)腐蝕能力，廣泛應用于工業(yè)實踐中。本文通過對其化學成分及相關性能的分析，制定了Alloy20特種管材的焊接工藝，并在此基礎上進行了控制與應用。

【關鍵詞】Alloy20；特種管材；焊接工藝

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1特種管材概況

A1loy20從屬于鎳鉻鐵合金，在ASME標準中的UNS號為N08020，管材標準ASTMB729。它對于氧化性以及中等還原性腐蝕都有著很好的抵抗能力，而且具有優(yōu)異的抗應腐蝕開裂能力和良好的耐局部還原性復合介質(zhì)腐蝕能力，常應用于濕法冶金及硫酸環(huán)境及含有鹵族離子及金屬離子的硫酸溶液工業(yè)裝置。

2材料焊接特點

A1loy20作為鎳鉻鐵合金的一種，它有著鎳鉻鐵合金的共同特點，其化學成分、物理性能以及常溫下的機械性能由表1、2、3給出。在焊接時一般不容易產(chǎn)生冷裂紋，但是比較容易產(chǎn)生熱裂紋。

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3焊接方法確定以及焊材選取

應用于鎳鉻鐵合金的常用焊接方法主要有：焊條電弧焊、鎢極氬弧焊、電阻焊等?？紤]到母材本身的特征以及焊頭的結構，這里采用手工鎢極氬弧焊的焊接工藝。由材料本身的焊接特點易知焊接過程極易產(chǎn)生熱裂紋。分析熱裂紋產(chǎn)生原因：鎳與硫、磷等可以形成低熔點共晶，而熔點低的雜質(zhì)相對來說更加容易在晶界附近集聚，而后，在晶粒凝固收縮應力和焊接應力的共同作用下，尚未完全凝固的晶界低熔點物就非常容易被拉裂，從而行為熱裂紋。所以，焊接材料選取時，應嚴格控制其中的硫、磷含量。這里我們選取ER320LR，符合AWSA5．9-1993。

4焊前準備

4．1備料

對于焊接所需的管材、管件、焊材要符合ASTM、AWS等專用標準要求，認真核對，確認周圍環(huán)境；

4．2切割以及坡口制備

在下材料之前，應熟悉管道單線圖，仔細核對材質(zhì)、規(guī)格、尺寸，做好標記：加工工具保持清潔；加工之后，坡口表面應用銼刀等進行精加工，確保缺口表面光潔平整，沒有毛刺、凹點等缺陷。

本次焊接坡口宜采用冷加工?？紤]到A1loy20的加工硬化率相較普通的奧氏體不銹鋼為大，這里應當采用較低的切削速度以及較大的進刀量來加工，以確保刀具可以切入到已經(jīng)冷作硬化的表層下面。另外，鎳合金的液態(tài)金屬流動性比較差，焊接過程中很容易發(fā)生未熔合，熔池融透深度一般只有低碳鋼的50％、奧氏體鋼的60％左右。而若想通過增大焊接電流來提升液態(tài)金屬流動性，事實證明，效果不大，且會引起過熱。為確保良好的熔合以及具備一定的熔深，應適當擴大坡口角度及根部的圓弧半徑(坡口形式為V形坡口，角度(65±5°)。

5焊前清理

在焊接開始前，需得認真的把坡口清理干凈。重點清除兩側以及外表面的氧化膜，油脂、水分、灰塵之類的雜物。尤其是清除含硫或者鉛的雜物，以免A1loy20脆化，從而導致焊縫沿晶界開裂。

6組隊以及定位

管子、管件的組隊需得按照GB50235—97、GB50236—98進行，使用木錘或銅錘敲打，嚴禁強力組裝定位焊接時需要采用與正式焊接等同的焊接材料和焊接工藝，定位焊縫的厚度，不能超過管子壁厚的2／3，并且要特別注意定位焊縫的質(zhì)量，如有裂紋、氣孔、不允許的氧化變色等缺陷，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，即清除重焊。

7焊接工藝

考略到空氣污染的影響，對熱態(tài)的金屬需要用惰性氣體進行保護，對于本次焊接，采用氬氣保護(純度在99．99％以上)。此外需得確保焊具，工裝以及人員衣服的潔凈。在焊接過程中，需確保焊絲加熱端一直置于氬氣保護區(qū)內(nèi)。滅弧之后，焊絲可以暫時不用拿出焊接區(qū)域。一旦發(fā)生污染變色情況，則應將其切除至少25mm。在焊接的過程中，如果發(fā)現(xiàn)焊縫或者熱影響區(qū)上出現(xiàn)了不允許的污染變色，應當立即停止焊接，尋找原因，采取相關措施，驗證后，方可繼續(xù)作業(yè)。根據(jù)A1loy20以及ER320LR的工藝性能，通過比對相似條件下相似材料的焊接參數(shù)設置，確定焊接工藝參數(shù)。需要注意的有：鈰鎢極的直徑為2．5mm，噴嘴直徑取14mm，層間溫度不大于100~C，坡口形式為V形坡口，角度(65±5)。。

8檢驗

A1loy20特種管材以此焊接工藝進行焊接，焊接完成后需得檢驗以確保焊接質(zhì)量。

在焊接完成后外觀檢查前，應首先將焊接處清理干凈。進行焊縫外觀檢查時，需要以GB50236-1998《現(xiàn)場設備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范》及JB4708—2000《鋼制壓力容器焊接工藝評定》為依據(jù)，通過目測或以相關觀測器具來仔細查看焊縫表面，杜絕裂紋、燒穿、弧坑、咬邊、表面氣孔等缺陷。對于焊縫外形尺寸，需要使用焊縫檢驗尺來檢查，看看是否符合了規(guī)范所規(guī)定的要求。檢查完成后，仔細的真實記錄觀測情況。

9結論

通過上述內(nèi)容論述，實現(xiàn)了針對hlloy20合金特種管材焊接工藝的控制與應用，可為相似條件下相似材料的焊接工藝積累了實際經(jīng)驗，在以后的工程實踐中可以此提供參考。