N06601鎳基合金

Inconel601 N06601

近年來，隨著我國石油化工、精細(xì)化工、冶金、環(huán)保等行業(yè)的快速發(fā)展，生產(chǎn)過程中強腐蝕性介質(zhì)的使用場合越來越多，普通的奧氏體不銹鋼已經(jīng)不能滿足設(shè)備實際工況的使用要求。大量的鎳基合金材料被廣泛地應(yīng)用到了工程實際中。本公司為某工程承制的設(shè)備，其主體材料采用的是Inconel601合金，為達(dá)到設(shè)計技術(shù)要求，在焊接前對該材料進行了焊接工藝評定試驗。

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1 Inconel601材料的特性

Inconel601是美國SMC公司開發(fā)的一種材料的商品牌號，是一種添加了金屬鋁的耐高溫、耐腐蝕的鎳-鉻-鐵合金，ASME標(biāo)準(zhǔn)中牌號為Alloy UNS N06601。Inconel601合金的一個出色性能就是它的耐高溫抗氧化性，即使在溫度高達(dá)1180 ℃時，仍能夠表現(xiàn)出良好的抗氧化性能。由于鉻含量較高，該材料適用于多種腐蝕性介質(zhì)和抗高溫環(huán)境，同時，鋁元素的添加進一步加強了抗氧化性能。這種材料廣泛應(yīng)用于各種熱工過程、化工過程、環(huán)保及發(fā)電等領(lǐng)域，如鈦白粉生產(chǎn)中的氧氣預(yù)熱器的輻射爐管、氮水改性中用的絕緣罐、硝酸生產(chǎn)設(shè)備中的催化格柵支架、高密度聚乙烯生產(chǎn)中的催化再生器以及空氣預(yù)加熱器等等11.21。

Inconel601材料是具有良好的高強度和高韌性的奧氏體合金，其化學(xué)成分和力學(xué)性能見表1和表2。

2 Inconel601材料的焊接性分析【4】2.1 焊接熱裂紋

鎳基合金對熱裂敏感性高的原因是合金在凝固時，由低熔點共晶物或低熔點化合物形成的液態(tài)膜殘留在晶界區(qū)，在收縮力的作用下而產(chǎn)生開裂。而S，P，Pb，Zn等是造成晶間低熔點液態(tài)膜的主要元素。所以在焊接時為了防止熱裂紋應(yīng)采取以下措施：（1）焊接過程中，必須嚴(yán)格限制有害雜質(zhì)的侵入。為此，焊前必須對母材和焊絲進行嚴(yán)格清理，徹底去除油脂和附著污物。（2）焊接時，選用比較低的線能量，采用小直徑焊絲、小電流、快速焊、多層多道焊，且焊接時不要擺動，以減小電弧熱輸入。（3）降低層間溫度，加快焊縫冷卻的速度，高的層間溫度會導(dǎo)致焊縫及熱影響區(qū)的過熱和奧氏體晶粒的長大，從而影響焊縫的耐腐蝕性能及焊縫的塑性和韌性。（4）盡可能降低焊縫和焊材中S，P雜質(zhì)的含量。?

2.2 焊縫中的氣孔

焊接時，坡口、近焊區(qū)及焊材上的油污、涂料、氧化物等污物不僅是產(chǎn)生熱裂紋的根源，也是產(chǎn)生氣孔的主要原因。另外，采用氬弧焊時，氬氣流量不合適或氬氣純度太低，也會產(chǎn)生氣孔。因此，焊接時周圍工作區(qū)環(huán)境的潔凈程度、焊前對坡口的清理工作就非常重要。焊前，一般對坡口及兩側(cè)（25 mm）用不銹鋼絲刷進行徹底清理，使其露出金屬光澤，并嚴(yán)格用丙酮進行擦洗。焊接用氬氣純度至少在99.99%以上。焊接時，正面的氬氣流量控制在12～14 L/mm，背面的氬氣流量控制在17～18 L/mm。?

3 Inconel601材料的焊接3.1 焊接方法

Inconel601具有良好的焊接性能，為了獲得最佳的耐腐蝕性能，推薦選用手工鎢極氬弧焊（GTAW）。電源極性為直流正接。保護氣體采用100%Ar，純度為99.99%。3.2 焊絲選擇

焊絲選擇美國SMC公司生產(chǎn)的ERNiCrFe-11，規(guī)格為 φ2.4。該焊絲符合ANSI AWS A5.14和 ASME SFA5.14的相關(guān)要求。ERNiCrFe-11焊絲的化學(xué)成分如表3所示。3.3 坡口制備

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坡口加工應(yīng)采用剪切、高壓水切割或水下等離子切割下料，用刨邊機加工坡口，若采用等離子加工，則污染面必須用機械的方法打磨光亮，打磨時不能再出現(xiàn)過熱的表面。300 mm左右木板用水浸濕放于169#底部，便于人在內(nèi)行走。

（2）把硅酸鋁質(zhì)耐熱板（耐熱度>300 ℃），一面抹上高溫粘結(jié)劑，黏貼于169# 東、西兩側(cè)墻面上，高度>1700 mm，用于隔熱及避免人體直接碰觸炭化室高溫墻面。2.1 砌磚

（3）

把預(yù)熱后的硅磚兩側(cè)及底部均勻抹上攪拌好的粘土火泥，兩端抹上高鋁火泥。確定第一塊磚擺放位置后，把預(yù)先攪拌好的高鋁火泥稀漿傾倒少許在該位置上。待稀漿未完全凝結(jié)前，把抹好泥料的磚輕放在高鋁火泥漿上，用木槌輕敲，用水平尺測量其水平度。其它磚可以第一塊磚作參照砌筑。砌筑過程中，每砌筑4—5塊磚，用水平

尺測量水平度，表面不可有錯臺，特別是自機側(cè)向焦側(cè)的逆向錯臺。全部炭化室底磚砌筑好后，用粘土火泥勾縫，高鋁火泥稀漿灌磚縫。全部施工完畢后，去除隔熱板，人工清理干凈炭化室。2.2 爐框噴補

把爐框上的焦渣及石墨清理掉，用壓縮空氣吹掃干凈，用中粒度噴補料噴補。待漿料稍干后，用鏟子把漿料鏟平，不可時間過長，防止?jié){料干燥，鏟不動。

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3 升溫

炭化室底部及爐框噴補完畢后，關(guān)閉機、焦側(cè)爐門，使?fàn)t溫自然升高。升溫幅度：530 ℃前，80℃/4h；530℃以上，100 ℃/4 h。待溫度達(dá)到600℃以上

時，稍開加減考克，點火。1000℃以后，169# 加煤，正常加熱，計劃按 48 h結(jié)焦時間安排。2 h后，168#、170#可以推焦，計劃按24 h安排。然后逐漸縮短結(jié)焦時間，直至達(dá)到其它爐號結(jié)焦時間。

169# 碳化室達(dá)產(chǎn)后，推焦電流及加熱系統(tǒng)正常。通過對推焦后的兩側(cè)爐墻、底部磚及爐肩等部位的檢查，未發(fā)現(xiàn)異常狀況?

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