| 高溫、高壓而且臨氫條件下運(yùn)行的壓力容器，為了避免由于脫硫反應(yīng)產(chǎn)生大量的H2S對(duì)反應(yīng)器內(nèi)壁表面的腐蝕以及當(dāng)反應(yīng)器停止運(yùn)行時(shí)，由連多硫酸（H2SXO6）引起的應(yīng)力腐蝕開裂，在反應(yīng)器內(nèi)壁通常都堆焊耐蝕材料。以鉬鈮為主要強(qiáng)化元素的固溶強(qiáng)化型鎳基變形高溫合金625，具有優(yōu)良的耐腐蝕和抗氧化性能，從低溫至980℃ 都具有很高的強(qiáng)度、韌性、疲勞強(qiáng)度和耐氧化性。在大氣、天然水、海水、中性鹽和堿等弱介質(zhì)中，基本上是不腐蝕的，在更苛刻的介質(zhì)中，既能耐氧化性酸，又耐還原性酸介質(zhì)。耐晶間腐蝕，應(yīng)力腐蝕、孔蝕和縫隙腐蝕能力優(yōu)良。由于既適用于要求高耐腐蝕性，又能滿足高溫下耐蝕合金使用, 已被廣泛應(yīng)用于壓力容器的制造。
對(duì)于容器內(nèi)壁大面積可采用帶極堆焊技術(shù)，小直徑接管內(nèi)壁堆焊，由于藥芯焊絲堆焊工藝（FCAW）具有熔敷效率高，生產(chǎn)率明顯提高，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)良；對(duì)電流電壓的適應(yīng)范圍大，焊接條件實(shí)現(xiàn)較為容易，易于進(jìn)行半自動(dòng)和自動(dòng)化的焊接；脫渣性能良好，焊縫成形美觀；飛濺很小，電弧穩(wěn)定性優(yōu)良，合格率高等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)。
本文根據(jù)鎳基藥芯焊絲625的焊接特點(diǎn)，通過焊接工藝試驗(yàn)，以確定影響藥芯焊絲堆焊層成形及性能主要焊接工藝參數(shù)，為小直徑接管內(nèi)壁堆焊采用鎳基藥芯焊絲堆焊提供科學(xué)依據(jù)。
1 焊接設(shè)備及焊接材料
1.1 焊接設(shè)備
本試驗(yàn)采用ESAB LAH 500藥芯焊絲堆焊設(shè)備，該設(shè)備由電焊機(jī)（包括電源送絲機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)）水冷焊槍以及行走系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)組成。不銹鋼藥芯焊絲氣體保護(hù)焊設(shè)備采用平特性直流電源，通過改變送絲速度來調(diào)節(jié)焊接電流，因此，焊接規(guī)范調(diào)節(jié)比較方便。當(dāng)弧長變化時(shí)，可引起較大的電流變化，有較強(qiáng)的自調(diào)節(jié)作用；同時(shí)，由于短路電流較大, 引弧比較容易。
1.2 焊接材料
根據(jù)產(chǎn)品堆焊技術(shù)要求，采用鎳基625型鎳基合金堆焊，根據(jù)焊絲的成分與規(guī)格，選用了WEL FCW 625堆焊材料。焊絲直徑為φ1.2mm，在板厚為50mm的2.25Cr-1Mo材料上進(jìn)行了鎳基藥芯焊絲堆焊，堆焊時(shí)嚴(yán)格控制第1層的預(yù)熱溫度、層間溫度以及后熱溫度, 第2層堆焊的層間溫度應(yīng)控制在100℃以下。
1.3 鎳基合金625的焊接特點(diǎn)
由于鎳基合金625焊縫金屬組織為單一奧氏體組織，液態(tài)焊縫金屬流動(dòng)性差，熔深淺，焊接時(shí)易產(chǎn)生熱裂紋及氣孔，因此焊前應(yīng)徹底清洗工件；焊接時(shí)選用較小的熱輸入量，使接頭高溫停留時(shí)間減少，對(duì)控制和減少熱裂紋，提高耐腐蝕性均有利；同時(shí)應(yīng)選擇合適的焊接速度；鎳基合金之間焊接時(shí)不預(yù)熱，層間溫度應(yīng)控制在100℃以下。
2 焊接工藝試驗(yàn)
影響藥芯焊絲堆焊層成形及性能的焊接工藝參數(shù)主要有：焊接電流、焊接電壓、焊接速度、干伸長、搭接量等。
2.1 焊接電流
焊接電流與堆焊焊道成形、熔深、稀釋率、機(jī)械性能均有很大關(guān)系，焊接電流過大時(shí)，焊接過程飛濺大，堆焊層表面氧化且容易出現(xiàn)熱裂紋；而焊接電流過小時(shí)，容易產(chǎn)生夾渣缺陷以及焊縫成形不良。經(jīng)試驗(yàn)，對(duì)于直徑為φ1.2mm藥芯焊絲焊接電流確定在180~200A之間堆焊焊道成形最佳。
2.2 焊接電壓
對(duì)于藥芯焊絲堆焊，焊接電壓與焊接電流的匹配很重要。在焊接電流一定的條件下，如果電壓過低、堆焊焊道太窄，則容易出現(xiàn)夾渣現(xiàn)象，并且使堆焊厚度增加，造成焊材浪費(fèi)；如果焊接電壓過高、堆焊焊道比較寬, 使得堆焊厚度不能滿足要求，經(jīng)過多次試驗(yàn)，對(duì)于直徑為φ1.2mm藥芯焊絲焊接電壓確定在28~32V之間堆焊焊道成形最佳。
2.3 焊接速度
焊接速度對(duì)藥芯焊絲堆焊影響比較大，主要有兩個(gè)方面：①堆焊焊道的幾何形狀；②堆焊層的稀釋率。若焊接速度太快，堆焊焊道太窄、太薄, 則在下一道搭接焊時(shí)，容易造成重疊。反之，易形成堆高大、堆寬窄的焊道, 會(huì)造成噴嘴堵塞，易造成夾渣，對(duì)于直徑為φ1.2mm鎳基藥芯焊絲焊接速度確定在250~300mm/min為最佳。
2.4 焊絲伸出長度和焊絲位置
焊絲伸出長度對(duì)電弧的穩(wěn)定性、熔深、電弧能量等均有影響，焊絲伸出長度太長，會(huì)使電弧不穩(wěn)定，飄忽不定，且飛濺大。焊絲伸出長度過短, 過多的飛濺物易造成噴嘴堵塞，使氣體保護(hù)不良，堆焊時(shí)易產(chǎn)生氣孔。經(jīng)試驗(yàn)，焊絲伸出長度應(yīng)在15~20mm范圍。焊接時(shí)，焊槍傾角θ約40°時(shí)較好，如果θ過大或過小，會(huì)降低CO2 氣體保護(hù)效果。
2.5 堆焊焊道之間的搭接量
堆焊焊道之間的搭接量（焊絲與前一道堆焊焊縫間的距離）直接影響產(chǎn)品的堆焊層厚度及不平度，并對(duì)堆焊層的側(cè)彎性能影響較大，為了解決這些問題，對(duì)鎳基藥芯焊絲堆焊焊道之間的搭接量做了系列試驗(yàn)，并確定了獲得堆焊焊道有良好成形、優(yōu)良性能的工藝參數(shù)，即焊絲相對(duì)于前一道邊緣0~1mm的堆焊焊道成形美觀，機(jī)械性能好。
2.6 CO2氣體流量
鎳基藥芯焊絲堆焊時(shí)，氣體流量為15~20L/min，若氣體流量較小，保護(hù)氣體挺度不夠，降低了氣體保護(hù)效果；若焊接電流較大，焊速較快，焊絲伸出長度較長，均需加大氣體流量。
2.7 最佳焊接工藝參數(shù)
經(jīng)過上述大量焊接試驗(yàn)，確定了鎳基藥芯焊絲堆焊時(shí)，獲得良好成形, 優(yōu)良性能的堆焊層焊接工藝參數(shù)（表1）。為下一步工藝評(píng)定以及產(chǎn)品部件的焊接，提供了科學(xué)依據(jù)。
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