成都市福利特種管材有限公司，由成都福利特種管材廠改制而成。本公司技術(shù)力量雄厚，由多名具有豐富生產(chǎn)管理經(jīng)驗的工程師負責(zé)鎳管產(chǎn)品質(zhì)量控制，使本公司鎳管產(chǎn)品無論外觀和技術(shù)均達SJ1539-87標準要求。
鎳元素具有面心立方晶格，其特點是：熔點高，耐腐蝕、機械性能高，在熱冷狀態(tài)下有良好的加工性能，具有特殊的物理性。鎳還具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，在常溫空氣中，它不被腐蝕，在海水和大多數(shù)酸堿鹽介質(zhì)中具有優(yōu)良的抗腐蝕性能，尤其在氫氧化物及堿性溶液中，它的抗蝕性能優(yōu)于鈦及鈦合金，因而廣泛地應(yīng)用于石油、化工、造船等行業(yè)。在生產(chǎn)中，我們遇到了直徑108mm、壁厚4mm的工業(yè)純鎳管材焊接問題，通過對其焊接性能及工藝的研究，制定了一套特殊的工藝措施，并用于實際生產(chǎn)，取得了良好的效果。
一、工業(yè)純鎳的焊接性能分析
工業(yè)純鎳是一種稀有金屬，它的可焊性較好，但在焊接過程中，氣體雜質(zhì)污染易引起焊接接頭脆化。常溫下，工業(yè)純鎳是比較穩(wěn)定的，隨著溫度升高，它的性能開始變化，其吸收氮、氫、氧的能力隨之明顯上升。實驗證明，鎳在500℃高溫空氣中輕微氧化，當(dāng)溫度達到750℃時，則劇烈氧化。
隨著焊縫含氧量上升，焊縫的抗拉強度和硬度明顯上升，而焊縫塑性明顯下降，焊縫因氧的污染而變脆。氮在高溫液態(tài)金屬的溶解度隨氧的分壓增加而增多，氮對焊縫強度、硬度、塑性的影響比氧更為顯著，也就說氮的污染脆化作用比氧更為強烈，氮對焊縫的影響主要是對沖擊韌性影響，含氮量增加，使焊縫的沖擊韌性顯著降低。
由于難以防止氣體雜質(zhì)污染所引起的焊接接頭脆化，在進行工業(yè)純鎳焊接時對其工藝提出了特殊要求，采用普通的氣焊和手工電弧焊是無法滿足焊接質(zhì)量的。采用鎢極氬弧焊是比較合理的焊接方法，但同時值得注意的是，通常的焊槍結(jié)構(gòu)和工藝是不足以保證焊接接頭質(zhì)量的。因為這種焊槍結(jié)構(gòu)所形成的氣體保護層只能保護焊接熔池不受空氣污染，對已凝固而處在高溫狀態(tài)的焊縫及其熱影響區(qū)則無保護作用。而處于這種狀態(tài)的鎳還有很強的吸收空氣中氮和氧的能力，勢必引起焊縫變脆，而使塑性嚴重下降。焊縫背面若不采取有效保護，也將產(chǎn)生類似結(jié)果，處于高溫熔化的熔池和熔滴金屬更易被氣體雜質(zhì)污染。因此，必須采取一系列的保護措施，來提高鎳管的焊接質(zhì)量。
二、提高焊接質(zhì)量應(yīng)采取的措施
1．保證焊接質(zhì)量的前提
（1）母材及焊絲中的雜質(zhì)必須在技術(shù)條件允許的范圍內(nèi)；
�。�2）采用高純度氬氣進行焊接，焊接接頭一般應(yīng)保證呈銀白色；
�。�3）焊前對焊絲及工件必須認真地清理；
�。�4）正確選用焊絲、焊接規(guī)范及必要的焊接熱處理；
�。�5）加強熔池及熱影響區(qū)的保護措施。
在對焊絲、焊槍結(jié)構(gòu)進行分析后認為其不會對焊縫造成污染，故主要從輔助保護裝置，焊接夾具，焊前清理等方面加以研究。
2．自制充氬氣保護罩
為擴大焊縫的保護范圍，通過自制的氬氣保護罩來實現(xiàn)。此保護罩是根據(jù)接頭形式、焊接工藝參數(shù)來選用的，原則是：處于500℃以上的區(qū)域都能得到有效的保護，保護效果以焊縫表面呈銀白色或淺黃色為合格。
拖罩的結(jié)構(gòu)和尺寸由焊件的幾何形狀來確定，一般用0.8mm 厚的純銅板做成長40mm～100mm，寬30mm～60mm罩體，薄的焊件短些，厚的焊件長一些、寬一些。氬氣由進氣管進入分布管，分布管用φ6mm×1mm的不銹鋼管制成，在管子上方鉆有兩排直徑0.8mm～1.0mm的小孔，孔距為8mm～10mm，過濾網(wǎng)用0.152mm×0.152(100目)的銅絲網(wǎng)制成，過濾網(wǎng)到焊件的距離不小于8mm，充氣室內(nèi)不應(yīng)有死角，以達到氬氣將所有的空氣擠出，保護罩內(nèi)部盡可能做成圓滑過渡，防止氬氣氣流過大形成渦流，這樣在焊接過程中氬氣由進氣管進入分布管內(nèi)，經(jīng)上方噴出得到均勻分布和緩沖。當(dāng)氣流經(jīng)過銅絲網(wǎng)后，便又得到再次分配，這就改善了氬氣的流動狀態(tài)，使熔池金屬直接在氬氣平流層保護下凝固成形。焊槍和拖罩在使用過程中連成一體，以便于操作。
3．其它
焊接夾具應(yīng)有足夠強度及良好導(dǎo)熱性，帶銅墊板水冷夾具能夠滿足以上要求。夾具和保護罩確定后，選擇純度為99.99%以上的氬氣（檢驗氬氣純度的方法，是在每瓶氬氣使用前，按正常的規(guī)范在鎳板上點焊數(shù)點，焊點呈銀白色，表面如鏡面即為合格），調(diào)整不同的氣體流量，觀察保護效果，最后確定合適的保護氣體流量。焊前應(yīng)將鎳表面氧化膜清理干凈，清理后要盡快地焊接，放置時間一般不超過4h。
三、焊接工藝評定
�。�1）經(jīng)X射線探傷無氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，參照GB3323-1987 標準，可以達到Ⅱ級要求。焊縫外觀檢查均為銀白色。
�。�2）接頭機械性能測試，雖比母材有所降低，但符合設(shè)計要求。
四、結(jié) 論
�。�1）工業(yè)純鎳焊接性能較好，用tig焊接并用同質(zhì)焊絲作填充金屬，能獲得良好的焊接接頭。
�。�2）焊接時可靠的保護及合理選擇焊接規(guī)范是確保質(zhì)量的前提，其中拖罩的型式及保護效果是關(guān)鍵技術(shù)。
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