埋弧焊加工關鍵工藝流程
焊前準備:清理母材焊接區(qū)域的油污、鐵銹、氧化皮,保證表面潔凈;根據(jù)母材材質(碳鋼、低合金鋼等)選擇匹配的焊絲和焊劑(如 H08MnA 焊絲 + HJ431 焊劑);調整焊接參數(shù),包括電流(300-1000A)、電壓(25-40V)、焊接速度(30-100cm/min)。
焊劑鋪設:在焊接接頭區(qū)域均勻鋪設顆粒狀焊劑,厚度通常為 20-40mm,確保完全覆蓋電弧路徑。
引弧焊接:通過焊絲與母材短路引燃電弧,電弧熱熔化焊絲、母材及部分焊劑,形成熔池;焊劑熔化后形成熔渣,進一步保護熔池并改善焊縫成形。
收弧收尾:焊接至末端時,逐漸降低焊接電流和電壓,或采用收弧板過渡,避免焊縫收尾出現(xiàn)縮孔、裂紋;焊接結束后保留焊劑覆蓋,待焊縫冷卻后清理。
焊后處理:清除焊縫表面的熔渣和殘留焊劑,對重要工件進行焊縫檢測(超聲波檢測、射線檢測),必要時進行焊后熱處理消除應力。
核心工藝與設備差異
焊接方式:手工電弧焊完全人工操作,焊工手持焊鉗控制焊條移動;埋弧焊以機械 / 半自動為主,焊絲自動送進,電弧被焊劑覆蓋,無需人工實時控弧。
設備配置:手工電弧焊僅需電焊機、焊鉗、焊條,設備簡單便攜;埋弧焊需專用焊機、送絲機構、焊劑鋪設 / 回收裝置,整體體積大、移動性差。
保護方式:手工電弧焊靠焊條藥皮熔化形成熔渣和氣體保護;埋弧焊依賴顆粒狀焊劑覆蓋電弧,保護效果更穩(wěn)定。
不銹鋼焊接加工的核心是通過合適的焊接方法與工藝控制,避免腐蝕失效和力學性能下降。
核心焊接方法
氬弧焊(TIG):適合薄板、精密件焊接,焊縫成形美觀,耐腐蝕性好。
熔化極氣體保護焊(MIG/MAG):效率高,適用于中厚板批量生產,需控制保護氣體純度。
焊條電弧焊(SMAW):設備簡單、操作靈活,適合現(xiàn)場搶修或復雜結構焊接。
關鍵工藝要點
材質匹配:選用與母材同系列的焊接材料,避免異種金屬焊接導致的腐蝕風險。
焊接環(huán)境:保持環(huán)境干燥、無粉塵,防止?jié)駳庥绊懞缚p質量。
焊后處理:重要構件需進行酸洗鈍化,去除氧化皮,恢復不銹鋼的耐腐蝕性能。
常見問題及解決
熱裂紋:控制焊接電流和速度,減少熱輸入,必要時預熱母材。
氣孔:確保焊接材料干燥、保護氣體通暢,清理坡口表面油污和雜質。
晶間腐蝕:采用小線能量焊接,避免焊縫及熱影響區(qū)處于敏化溫度區(qū)間。
鎳基合金焊接加工的核心是應對高溫強度保持、耐蝕性要求及焊接熱裂紋敏感性,需嚴格控制焊接材料匹配和熱輸入,以維持其在高溫、腐蝕環(huán)境下的核心性能。
核心技術難點
高溫脆性相析出:焊接熱循環(huán)易促使晶界生成 Laves 相、σ 相、碳化物等脆性相,導致焊縫及熱影響區(qū)(HAZ)韌性下降。
熱裂紋敏感:鎳基合金(尤其是含 Nb、Ti 的合金)凝固時易因低熔點共晶物(如 NbC-Ni?Nb)形成晶間液膜,產生凝固裂紋;部分合金(如 Inconel 600)還易出現(xiàn)液化裂紋。
耐蝕性保持:焊接過程中合金元素(Cr、Mo、Nb 等)燒損或偏析,會降低焊縫在酸、堿、高溫氧化環(huán)境中的耐蝕性。
常用焊接方法及適用場景
TIG 焊(鎢極氬弧焊)最常用方法,適合薄板(≤5mm)及精密構件(如化工設備襯里、航空發(fā)動機燃燒室),熱輸入易控制,焊縫成形好。需用高純氬(純度≥99.99%)保護,必要時加背面保護。
MIG 焊(熔化極氬弧焊)效率高于 TIG 焊,適合中厚板(5-20mm)批量焊接(如壓力容器簡體、熱交換器管板),采用藥芯焊絲或實芯焊絲配合 Ar+He 混合氣體(增強熔深)。
埋弧焊(SAW)適合厚板(≥10mm)長直焊縫(如管道、反應器殼體),需匹配低硅、低硫焊劑(如 HJ260),避免增硅導致熱裂紋。
電子束焊 / 激光焊熱輸入極小,適合薄壁高精密構件(如核工業(yè)部件),可減少脆性相析出,但設備成本高,對裝配精度要求嚴苛。
關鍵工藝要點
焊接材料匹配:優(yōu)先選用同質焊絲(如 Inconel 625 用 ERNiCrMo-3,Hastelloy C276 用 ERNiCrMo-4),確保合金元素(尤其是 Cr、Mo、Nb)含量與母材相當;異種鎳基合金焊接需選擇中間成分焊絲,避免脆化相。
熱裂紋預防:
控制熱輸入:采用小電流、高焊速(如 1mm 厚 Inconel 600 TIG 焊電流 80-100A,速度 10-15cm/min),減少熔池過熱。
降低拘束度:避免剛性固定,采用分段退焊法減少焊接應力。
焊絲微合金化:部分焊絲添加少量 B、Zr 細化晶粒,抑制晶間液膜。
焊后處理:
固溶處理:對時效強化型鎳基合金(如 Inconel 718),焊后需經(jīng) 980-1060℃固溶 + 時效,溶解脆性相,恢復力學性能。
酸洗鈍化:用硝酸 + 氫氟酸混合溶液處理焊縫,去除氧化皮,恢復耐蝕性(尤其對化工用鎳基合金)。
焊前準備:用不銹鋼絲刷或機械打磨去除表面氧化皮、油污,禁止用碳鋼工具清理(避免 Fe 污染導致耐蝕性下降);焊絲需經(jīng) 200-300℃烘干 1h,去除水分。
