Inconel 601焊接焊前清理和焊接保护工艺

Inconel 601合金是一种具有代表性的镍基高温合金,高温抗氧化性是其突出特点,在1200℃的温度范围内均具有出色的抗氧化性。作为一种耐热和耐腐蚀应用的通用工程材料,该合金被广泛地应用于航空喷气发动机、多用途高温气炉、发动机叶片及燃烧管等结构的制造。

Inconel 601合金具有良好的焊接性能,但由于其表面张力大,熔池液态金属的流动性能较差,获得的焊缝熔深较浅,在同等的TIG焊工艺参数下熔深不足碳钢的。

此外,本文还通过力学性能试验研究了活性剂对焊接接头力学性能的影响。研究结果表明:响应面法可以准确、快速、直观地对活性焊工艺参数进行优化。与普通TIG焊相比,涂敷活性剂的A-TIG可以明显降低焊接熔池液态金属的表面张力,改善熔池流动性能,增加焊缝熔深。活性剂的加入对焊缝的弯曲性能和成分组成几乎没有影响。但是活性焊接头的硬度值要高于普通TIG焊的硬度值,这主要与活性剂的加入减小焊缝和焊接热影响区有关。A-TIG焊与普通TIG焊的焊接接头断裂形式有所不同,活性剂的加入使得“冰糖”沿晶脆性断裂变为“等轴韧窝”型韧性断裂,焊接接头的拉伸性能得到了明显的提高,这主要与活性剂减小焊缝和热影响区尺寸,改善熔池的表面张力有关。

Inconel 601合金的熔深,这主要与活性剂降低熔池液态金属的表面张力有关,而且活性剂的加入不但没有改变焊接接头的力学性能还使得拉伸性能得到一定的提升,达到了预期目标。

焊接工艺说明：

1 Inconel 601焊前清理和焊接保护

镍基合金材料表面存在难溶的氧化膜, 如氧化镍Ni O, 其熔点为2090℃, 而Inconel601的熔点在1400℃左右, 若焊前不采用适当的方法清除表面氧化膜, 焊接时易使氧化膜成为焊缝的夹渣物而影响焊缝质量。所以, 焊前必须对坡口及两侧 (25 mm) 用不锈钢丝刷进行彻底清理, 使其露出金属光泽, 并严格用丙酮进行擦洗, 清除油污等含S, P污物。

焊接过程中, 加强对高温熔池和高温焊道进行保护, 保证熔池和焊丝热端始终处在喷嘴的氩气保护之下, 高温焊道用拖罩保护, 防止焊缝金属的氧化。

2 Inconel 601焊接工艺参数

焊接方法方法采用手工钨极氩弧焊 (GTAW) , 钨极直径φ3.0 mm, 喷嘴直径φ18 mm, 氩气纯度≥99.99%, 氩气流量为12~14 L/min。焊丝为ERNi Cr Fe-11, φ2.4 mm;电流种类及极性采用直流正接, 焊接电流为130~140 A, 焊接电压为10~12 V, 焊接速度为70~100 mm/min。

3 焊接过程要求

正式焊接前进行定位焊, 定位焊工艺与正式焊的焊接工艺参数相同, 要求定位焊后对焊点进行表面检查, 不允许存在裂纹等缺陷, 并打磨清除焊点表面氧化物。

焊接过程中的表面裂纹、气孔等缺陷应在熔敷下一焊道前打磨消除, 每一道焊道表面的氧化物应用不锈钢丝刷逆向强力去除。

施焊过程中, 严格限制焊接线能量和层间温度, 线能量不应超过10 k J/cm, 层间温度控制在100℃以下。

焊接过程中熔池和焊丝热端要始终处在喷嘴的氩气保护之下, 高温焊道用拖罩保护, 保护气体提前5S给出, 熄弧后延时5S停气。

施焊时, 焊丝不得横向摆动。