鎳及鎳合金焊接常見的問題

鎳是一種基本金屬，是面心立方，從熔點(diǎn)到室溫冷卻時(shí)不產(chǎn)生相變，這點(diǎn)類似于不銹鋼。鎳及其合金無(wú)法因淬火而硬化，所以冷卻速度并不非常重要，并且假如環(huán)境溫度高于5℃則很少需要進(jìn)行預(yù)熱。

鎳及其合金應(yīng)用范圍非常廣泛，從高溫氧化和耐蠕變性到腐蝕性腐蝕性環(huán)境以及低溫低溫應(yīng)用。鎳可用純金屬的形式使用，但是更多的是和其他元素結(jié)合以產(chǎn)生合金族，即固溶強(qiáng)化合金和沉淀硬化合金。

所有傳統(tǒng)的焊接工藝均可以用來(lái)焊接鎳及其合金，并且可以使用匹配的焊接材料。如上所述，鎳及其合金在許多方面與奧氏體不銹鋼相似，焊接工藝也是類似。不過因?yàn)殒嚨臒崤蛎浵禂?shù)小于不銹鋼，所以其變形和變形控制措施與碳鋼相似。

鎳合金*嚴(yán)重的開裂問題是在焊縫金屬中或靠近熱影響區(qū)熔合線處的熱裂紋，后者更為頻繁。這個(gè)問題的主要因素是硫，但磷、鉛、鉍與硼也會(huì)影響。焊接金屬和熱影響區(qū)開裂通常是由于清潔不足而留下的油脂，油污等污染的結(jié)果，引起問題的母體或焊接填充金屬中過量的硫是罕見事件。在焊接之前，需要加工或強(qiáng)力的不銹鋼絲刷，然后用合適的溶劑進(jìn)行徹底的脫脂，在約8小時(shí)內(nèi)進(jìn)行焊接，以降低污染風(fēng)險(xiǎn)。任何熱處理必須使用無(wú)硫燃料或使用電爐進(jìn)行。已經(jīng)投入使用且需要焊接修理的部件可能需要在脫脂之前進(jìn)行研磨或機(jī)械加工，以去除已經(jīng)嵌入焊縫修復(fù)區(qū)域內(nèi)或附近的任何污染物。請(qǐng)記住，如果在脫脂操作之后或在焊接過程中進(jìn)行機(jī)械刷絲，則來(lái)自氣動(dòng)工具的壓縮空氣同時(shí)含有濕氣和油，因此清潔過的表面可能會(huì)被重新污染。

鎳合金的另一個(gè)特點(diǎn)是滲透量少于碳鋼或不銹鋼。增加焊接電流不會(huì)增加穿透力。這意味著單面全熔透焊縫的根面厚度應(yīng)小于不銹鋼。建議零間隙TIG對(duì)接焊縫的根面厚度不應(yīng)大于1.5mm?？刹鹦兜谋骋r條對(duì)于控制根珠形狀非常有用。這些可以由銅，不銹鋼或鎳合金制成。應(yīng)避免使用碳鋼或低合金鋼背襯條。

盡管鎳及其合金的可焊性通常良好，但其成分，冶金結(jié)構(gòu)及其熱處理和/或使用歷史都會(huì)影響其對(duì)焊接的響應(yīng)。鍛造細(xì)粒組件比鑄件具有更好的可焊性，因?yàn)樗鼈兺ǔ＞哂酗@著的偏析量。粗晶?？赡軐?dǎo)致熱影響區(qū)的微裂紋，因此*好避免高熱輸入。所有合金在退火或固溶處理?xiàng)l件下焊接效果*好，這特別適用于沉淀硬化合金如鉻鎳鐵合金718。

在鎳合金中孔隙率也可能成為一個(gè)問題，主要原因是氮。只有0.025%的氮?dú)鈺?huì)在凝固的焊縫金屬中形成孔隙。相當(dāng)輕的氣流能夠破壞氣體屏蔽，并且會(huì)造成大氣污染，導(dǎo)致氣孔。必須小心確保焊接區(qū)域得到充分保護(hù)，這在現(xiàn)場(chǎng)焊接應(yīng)用中尤其重要。使用氣體保護(hù)過程，氣體純度和氣體保護(hù)罩的效率必須盡可能好。應(yīng)定期檢查氣體軟管是否有損壞和泄漏，并采用TIG工藝，盡可能使用陶瓷罩，并與氣體透鏡一起使用。當(dāng)放置TIG根部通道時(shí)，根部的氣體凈化是必不可少的。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)添加到氬氣保護(hù)氣中的少量氫（高達(dá)10%）可以減少上述問題。當(dāng)MMA焊接時(shí)，起始和完成孔隙率是一個(gè)問題。焊接開始時(shí)應(yīng)在回弧位置焊接回來(lái)，重新熔化由于在焊接開始時(shí)由于**氣體屏蔽而形成的任何孔隙。在焊接端也需要注意，弧長(zhǎng)減小，行程速度略微增加，以減小焊接池尺寸。

當(dāng)氧氣與熔池中的碳結(jié)合形成一氧化碳時(shí)，在某些情況下，氧氣也是造成孔隙的原因。消耗品制造商通常通過確保充足的脫氧劑（主要是錳，鋁和鈦）存在于填充金屬中來(lái)克服這個(gè)問題。

經(jīng)常遇到的鎳合金的一個(gè)特征是在熔池的表面上形成粘性和粘性浮渣。這通常難以消除，并可能導(dǎo)致夾雜物。使用鋼絲刷往往不足以去除這一層，隨后還需要磨削焊接表面。

除了這種表面膜之外，熔池也是低速的，不像碳鋼或不銹鋼那樣自由流動(dòng)。除非焊工操縱焊接池以避免這種缺陷，否則這可能會(huì)導(dǎo)致一個(gè)塊狀的，非常凸起的焊縫和較差的焊趾混合。盡管可以使用桁條，但是稍微編織以幫助焊接金屬潤(rùn)濕制劑的側(cè)壁是有益的。另外，焊縫準(zhǔn)備必須足夠?qū)挘允购腹つ軌蚩刂坪椭笇?dǎo)焊池，對(duì)于V型對(duì)接焊縫，建議使用70-80°的夾角。

所有準(zhǔn)備夾角為30-40°都是可以接受的，盡管加工成本比V型制品貴，但整體上可能會(huì)更便宜，因?yàn)樗杼畛浜附z的數(shù)量可以根據(jù)材料厚度而降低。在TIG焊接中向保護(hù)氣體（氬氣中高達(dá)10%H）添加氫氣也被發(fā)現(xiàn)有利于降低焊接表面張力。