小口徑管件內(nèi)壁熔化極鎳基合金耐蝕堆焊方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種小口徑管件內(nèi)壁熔化極鎳基合金耐蝕堆焊方法，用于解決現(xiàn)有小口徑管件內(nèi)壁耐蝕堆焊接頭過熱而導(dǎo)致的焊接質(zhì)量差的問題。本發(fā)明的焊接過程中焊有兩層焊層，其特征在于，第一層焊層時的焊接電流為110—120A，焊接電壓為25—30V，焊接速度為25—30cm/min；第二層焊層時的焊接電流為100—110A，焊接電壓為23—25V，焊接速度為25—30cm/min。本發(fā)明能夠防止焊接接頭過熱，從而防止產(chǎn)生粗大的柱狀晶粒，提高焊接的強度，防止裂紋的產(chǎn)生，從而提高焊接的質(zhì)量。
【專利說明】小口徑管件內(nèi)壁熔化極鎳基合金耐蝕堆焊方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及焊接領(lǐng)域，具體涉及一種小口徑管件內(nèi)壁熔化極鎳基合金耐蝕堆焊方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油事業(yè)的蓬勃發(fā)展，以及我國石油戰(zhàn)略儲備工程的進(jìn)行。工程工期要求緊，裝置中工作環(huán)境苛刻，管件內(nèi)壁耐蝕堆焊要求越來越高，在各個工程中的需求也越來越大，最重要的是焊接質(zhì)量的好壞直接影響整個工程的質(zhì)量要求。
[0003]針對小口徑管件，由于其管徑的限制條件，所以只能采用明弧堆焊方法，熔化極氣體保護(hù)焊(GMAW)和非熔化極氣體保護(hù)焊(GTAW)兩種對焊方法。
[0004]鎳及鎳基合金具有獨特的物理、化學(xué)和耐蝕性能，同時在高溫和低溫下均具有良好的力學(xué)性能，因此鎳及鎳基合金在化學(xué)、石油、航天、航海和原子能等許多領(lǐng)域得到廣泛的運用。
[0005]然而，在堆焊的過程中由于鎳及鎳基合金焊縫金屬表面張力大，流動性差、粘性大不易成形和易產(chǎn)生氧化導(dǎo)致焊接質(zhì)量差，并且成形的焊縫一般為凸?fàn)?，對于小口徑管件來說，凸?fàn)畹暮缚p為影響管件的使用，甚至不能使用。
[0006]另外，由于鎳及鎳基合金導(dǎo)熱性差，現(xiàn)有的焊接工藝容易使焊接接頭過熱，產(chǎn)生粗大的柱狀晶粒，在粗大的柱狀邊界上，集中了低熔點共晶體，它們的強度低，脆性大，在焊接應(yīng)力的作用下很容易形成裂紋，從而導(dǎo)致焊接質(zhì)量差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，而提供一種小口徑管件內(nèi)壁熔化極鎳基合金耐蝕堆焊方法，能夠防止焊接接頭過熱，從而防止產(chǎn)生粗大的柱狀晶粒，提高焊接的強度，防止裂紋的產(chǎn)生，從而提高焊接的質(zhì)量。
[0008]與此同時，能夠改變焊接熔池的流動性，能夠改變鎳基合金焊接熔池的流動性、防止焊道被氧化，保證焊層的化學(xué)成分，從而提高焊接的質(zhì)量，同時焊縫不會凸出，能夠滿足小口徑管件的焊接要求。
[0009]為解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
小口徑管件內(nèi)壁熔化極鎳基合金耐蝕堆焊方法，其特征在于，焊接過程中每一道焊縫具有兩層焊層，第一層焊層時的焊接電流為110 — 120A，焊接電壓為25— 30V，焊接速度為25—30 cm/min ;第二層焊層時的焊接電流為100 — 110A，焊接電壓為23— 25V，焊接速度為25—30 cm/minο
[0010]第一層焊層焊接完成后，溫度冷卻至90度左右再進(jìn)行第二層焊層的焊接，從而避免層間溫度過高的問題。
[0011]在焊接過程中，采用保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)氣體的組份及組份的體積百分比為: 氬氣 90— 95%，
氦氣 5—10%。
[0012]所述氬氣的體積百分比為95%，所述氦氣的體積百分比為5%。
[0013]在焊接過程中，氬氣的氣體流量為20— 25 L/min。
[0014]焊接過程中，氬氣的氣體流量為20 L/min ο
[0015]焊接過程中，鎳基合金為ERNiCrMo-3，即為鎳基合金焊絲SNi6625。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明的小口徑管件內(nèi)壁熔化極鎳基合金耐蝕堆焊方法，能夠防止焊接接頭過熱，從而防止產(chǎn)生粗大的柱狀晶粒，提高焊接的強度，防止裂紋的產(chǎn)生，保證焊接成型及焊縫的質(zhì)量。
[0017]本發(fā)明焊接過程中，采用由體積百分比為90—95%的氬氣和5 —10%的氦氣組成的保護(hù)氣體進(jìn)行焊接，能夠改變焊接熔池的流動性、防止焊道被氧化，保證焊層的化學(xué)成分，從而提高焊接的質(zhì)量。同時使得焊縫不會凸出，保持焊道與管壁的平滑，能夠滿足小口徑管件的焊接要求。鎳基液體金屬的粘度及表面張力較大，流動性差，在保護(hù)氣體的吹動作用下，改善了金屬的流動性，焊縫成形良好。氬氣與氦氣是很強的惰性氣體，同時防止了液態(tài)鎳基金屬與空氣的化學(xué)反應(yīng)，防止了氧化。
[0018]同時，在焊接的過程中，氬氣的氣體流量控制在20— 25L/min能夠啟到很好的保護(hù)作用。如果氣體流量小于20 L/min，不能達(dá)到保護(hù)的效果，外觀成型差；如果氣體流量大于25 L/min，產(chǎn)品制造成本增加，不可取。
[0019]本發(fā)明的鎳基合金為ERNiCrMo-3，該材料在惡劣的腐蝕環(huán)境中，有較寬的溫度范圍，并具有優(yōu)良的抵抗小孔腐蝕和縫隙腐蝕的能力。從而提高耐腐蝕能力，提高管件的使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明焊接過后的焊接示意圖；
圖2是不采用本發(fā)明焊接過后的焊接示意圖。

【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，并不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的其他所用實施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0022]本發(fā)明的小口徑管件內(nèi)壁熔化極鎳基合金耐蝕堆焊方法，焊接過程中每一道焊縫具有兩層焊層，第一層焊層時的焊接電流為110 — 120A，焊接電壓為25— 30V，焊接速度為25—30 cm/min ;第二層焊層時的焊接電流為100 — 110A，焊接電壓為23— 25V，焊接速度為25—30 cm/minο
[0023]在進(jìn)行焊接之前，對工件進(jìn)行清理，保證焊件表面的清潔，是獲得鎳基合金優(yōu)良堆焊層一個重要條件。工件表面上常有一層油脂、污垢與氧化物等，可以采用機械加工和化學(xué)清洗等工藝處理。
[0024]同時還需要對工件進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱的溫度為90— 100°C。鎳基合金流動性差，以免造成堆焊層表面成型差。
[0025]同時，在施焊過程中進(jìn)行施焊時，采取短弧、快速焊，應(yīng)控制層間溫度控制在90°左右，不超過100°c，線能量盡可能的小，第一層焊層的時候，線能量控制在8.6kj/cm以下，第二層焊層的時候，線能量控制在6.6kj/cm以下。鎳基合金焊接時熔池液態(tài)金屬的流動性差，熔深淺，要防止氣孔、未焊透等缺陷的產(chǎn)生。
[0026]本發(fā)明的小口徑管件內(nèi)壁熔化極鎳基合金耐蝕堆焊方法，能夠防止焊接接頭過熱，從而防止產(chǎn)生粗大的柱狀晶粒，提高焊接的強度，防止裂紋的產(chǎn)生，保證焊接成型及焊縫的質(zhì)量。
[0027]在焊接過程中，采用保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)氣體的組份及組份的體積百分比為:
氬氣 90— 95%，
氦氣 5—10%。
[0028]本發(fā)明的焊接過程中，選擇氬氣與氦氣的混合保護(hù)氣體能夠改變焊接熔池的流動性、防止焊道被氧化，保證焊層的化學(xué)成分，從而提高焊接的質(zhì)量。同時使得焊縫不會凸出，保持焊道與管壁的平滑，能夠滿足小口徑管件的焊接要求。
[0029]鎳基液體金屬的粘度及表面張力較大，流動性差，在保護(hù)氣體的吹動作用下，改善了金屬的流動性，焊縫成形良好。氬氣與氦氣是很強的惰性氣體，同時防止了液態(tài)鎳基金屬與空氣的化學(xué)反應(yīng)，防止了氧化。
[0030]作為一種優(yōu)選的方式，IS氣的體積百分比為95%,所述氦氣的體積百分比為5%。
[0031]在焊接過程中，氬氣的氣體流量為20— 25 L/min。
[0032]焊接過程中，氬氣的氣體流量為20 L/min ο
[0033]在焊接過程中，氬氣的氣體流量為20—25 L/min，如果氣體流量小于20 L/min，不能達(dá)到保護(hù)的效果，外觀成型差；如果氣體流量大于25 L/min，產(chǎn)品制造成本增加，不可取。
[0034]作為本發(fā)明一種優(yōu)選的方式，焊接過程中，氬氣的氣體流量為20 L/min。既能夠滿足焊接的外觀工藝要求，同時也能夠節(jié)約成本。
[0035]焊接過程中，鎳基合金為ERNiCrMo-3，即為鎳基合金焊絲SNi6625 ;該材料在惡劣的腐蝕環(huán)境中，有較寬的溫度范圍，并具有優(yōu)良的抵抗小孔腐蝕和縫隙腐蝕的能力。從而提聞耐腐蝕能力，提聞管件的使用壽命。
[0036]實施例一
本實施例的小口徑管件內(nèi)壁熔化極鎳基合金耐蝕堆焊方法，焊接過程中每一道焊縫具有兩層焊層，第一層焊層時的焊接電流為110A，焊接電壓為30V，焊接速度為25 cm/min ;第二層焊層時的焊接電流為110A，焊接電壓為23V，焊接速度為25 cm/min。本實施例焊接過后的焊縫示意圖如圖1所示。
[0037]實施例二
本實施例的小口徑管件內(nèi)壁熔化極鎳基合金耐蝕堆焊方法，焊接過程中每一道焊縫具有兩層焊層，第一層焊層時的焊接電流為120A，焊接電壓為25V，焊接速度為30 cm/min ;第二層焊層時的焊接電流為100A，焊接電壓為25V，焊接速度為30cm/min。本實施例焊接過后的焊縫示意圖如圖1所示。
[0038]實施例三本實施例的小口徑管件內(nèi)壁熔化極鎳基合金耐蝕堆焊方法，焊接過程中每一道焊縫具有兩層焊層，第一層焊層時的焊接電流為115A，焊接電壓為28V，焊接速度為26 cm/min ;第二層焊層時的焊接電流為105A，焊接電壓為24V，焊接速度為27cm/min。本實施例焊接過后的焊縫示意圖如圖1所示。
[0039]實施例四
本實施例的小口徑管件內(nèi)壁熔化極鎳基合金耐蝕堆焊方法，焊接過程中每一道焊縫具有兩層焊層，第一層焊層時的焊接電流為118A，焊接電壓為26V，焊接速度為29cm/min ;第二層焊層時的焊接電流為107A，焊接電壓為23.5V，焊接速度為28cm/min。本實施例焊接過后的焊縫示意圖如圖1所示。
[0040]實施例五
本實施例的小口徑管件內(nèi)壁熔化極鎳基合金耐蝕堆焊方法，焊接過程中每一道焊縫具有兩層焊層，第一層焊層時的焊接電流為120A，焊接電壓為30V，焊接速度為30cm/min ;第二層焊層時的焊接電流為110A，焊接電壓為25V，焊接速度為30cm/min。本實施例焊接過后的焊縫示意圖如圖1所示。
[0041]實施例六
本實施例的小口徑管件內(nèi)壁熔化極鎳基合金耐蝕堆焊方法，焊接過程中每一道焊縫具有兩層焊層，第一層焊層時的焊接電流為110A，焊接電壓為25V，焊接速度為25cm/min ;第二層焊層時的焊接電流為100A，焊接電壓為23V，焊接速度為25cm/min。本實施例焊接過后的焊縫示意圖如圖1所示。
[0042]實施例八
本實施例的小口徑管件內(nèi)壁熔化極鎳基合金耐蝕堆焊方法，焊接過程中每一道焊縫具有兩層焊層，第一層焊層時的焊接電流為112A，焊接電壓為26V，焊接速度為27 cm/min ;第二層焊層時的焊接電流為101A，焊接電壓為24V，焊接速度為28 cm/min。焊接過程中，采用由體積百分比為90%的氬氣和10%的氦氣組成的保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù)。本實施例焊接過后的焊縫示意圖如圖1所示，焊接的時候保持氬氣的氣體流量為20— 25 L/min。從外觀能夠看出，焊縫均勻、平滑，采用該組分組成的保護(hù)氣體進(jìn)行焊接，焊接的外觀效果就好，滿足工藝要求。
[0043]焊接后進(jìn)行彎曲測試，彎曲測試的表如下表所示:
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再對耐蝕堆焊熔敷金屬化學(xué)成分(％)進(jìn)行分析，分析結(jié)果如下表所示: 纔韁 C a Μι P S魏

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從表格分析能夠看出，焊接后的金屬化學(xué)成分，能達(dá)到實際需要要求。
[0044]實施例九
本實施例的小口徑管件內(nèi)壁熔化極鎳基合金耐蝕堆焊方法，焊接過程中每一道焊縫具有兩層焊層，第一層焊層時的焊接電流為119A，焊接電壓為26V，焊接速度為26 cm/min ;第二層焊層時的焊接電流為102A，焊接電壓為23.5V，焊接速度為29 cm/min。焊接過程中，采用由體積百分比為95%的氬氣和5%的氦氣組成的保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù)。本實施例焊接過后的焊縫示意圖如圖1所示，焊接的時候保持氬氣的氣體流量為20— 25 L/min。本實施例的焊縫均勻、平滑，采用該組分組成的保護(hù)氣體進(jìn)行焊接，焊接的外觀效果就好，滿足工藝要求。
[0045]實施例十
本實施例的小口徑管件內(nèi)壁熔化極鎳基合金耐蝕堆焊方法，焊接過程中每一道焊縫具有兩層焊層，第一層焊層時的焊接電流為112A，焊接電壓為26V，焊接速度為27 cm/min ;第二層焊層時的焊接電流為101A，焊接電壓為24V，焊接速度為28 cm/min。焊接過程中，采用由體積百分比為80%的氬氣和20%的氦氣組成的保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù)。焊接的時候保持氬氣的氣體流量為20— 25 L/min。本實施例焊接過后的焊縫示意圖如圖2所示，焊接的外觀較差，焊縫凸出，不能滿足工藝要求。
[0046]焊接后進(jìn)行彎曲測試，彎曲測試的表如下表所示:
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彎曲測試滿足工藝要求。
[0047]焊接后，再進(jìn)行金屬化學(xué)成分(％)分析，分析結(jié)果如下表所示:
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從表中可以看出，本實施例焊接后的金屬化學(xué)成分分析不能達(dá)到實際需要要求，不能滿足工藝條件。
[0048]實施例^^一
本實施例的小口徑管件內(nèi)壁熔化極鎳基合金耐蝕堆焊方法，焊接過程中每一道焊縫具有兩層焊層，第一層焊層時的焊接電流為112Α，焊接電壓為26V，焊接速度為27 cm/min ;第二層焊層時的焊接電流為101A，焊接電壓為24V，焊接速度為28 cm/min。焊接過程中，采用由體積百分比為99%的氬氣和1%的氦氣組成的保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù)。焊接的時候保持氬氣的氣體流量為20— 25 L/min。本實施例焊接過后的焊縫示意圖如圖2所示，焊接的外觀較差，焊縫凸出，不能滿足工藝要求。
[0049]焊接后進(jìn)行彎曲測試，彎曲測試的表如下表所示:
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彎曲測試滿足工藝要求。
[0050]焊接后，再進(jìn)行金屬化學(xué)成分(％)分析，分析結(jié)果如下表所示:
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不能達(dá)到實際需要要求。
[0051]實施例十二
本實施例的第一層焊層焊接電流不是110—12(^，焊接電壓不在25— 30V，焊接速度不在25— 30cm/min的時候，焊接的效果圖如圖2所示，不能滿足工藝條件。
[0052]實施例十二本實施例第二層焊層焊接焊接電流不在100 — 110A，焊接電壓不在23— 30V第二層焊層焊接速度不在25— 30cm/min的時候，焊接的效果圖如圖2所示，不能滿足工藝。
【權(quán)利要求】
1.小口徑管件內(nèi)壁熔化極鎳基合金耐蝕堆焊方法，其特征在于，焊接過程中每一道焊縫具有兩層焊層，第一層焊層時的焊接電流為I1 — 120A，焊接電壓為25— 30V，焊接速度為25—30 cm/min ;第二層焊層時的焊接電流為100 — 110A，焊接電壓為23—25V，焊接速度為 25—30 cm/min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小口徑管件內(nèi)壁熔化極鎳基合金耐蝕堆焊方法，其特征在于，在焊接過程中，采用保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)氣體的組份及組份的體積百分比為: 氬氣 90— 95%， 氦氣 5—10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小口徑管件內(nèi)壁熔化極鎳基合金耐蝕堆焊方法，其特征在于，所述氬氣的體積百分比為95%，所述氦氣的體積百分比為5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的小口徑管件內(nèi)壁熔化極鎳基合金耐蝕堆焊方法，其特征在于，在焊接過程中，氬氣的氣體流量為20— 25 L/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的小口徑管件內(nèi)壁熔化極鎳基合金耐蝕堆焊方法，其特征在于，焊接過程中，氬氣的氣體流量為20 L/min。
【文檔編號】B23K9/04GK104148788SQ201410451879
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】陳中均, 韋開棣, 李曉亮, 陳軒, 周鑫, 秦濤, 郭有田 申請人:四川石油天然氣建設(shè)工程有限責(zé)任公司