钢与镍及镍合金焊接，常见问题解答

　　制造化工和石油设备时，为了节省昂贵的镍，经常需要将钢与镍及合金焊接在一起。

　　焊接的主要问题

　　焊接时，焊缝中的主要成分是铁和镍，铁和镍能够互溶，不形成金属间化合物。在一般情况下，焊缝中的含镍量相对高，所以在焊接接头的熔合区，纯镍板发货快不快，不会形成扩散层。焊接的主要问题是在焊缝中容易产生气孔和热裂纹。

　　气孔

　　钢与镍及其合金焊接时，影响焊缝中形成气孔的主要因素是氧、镍及其他合金元素的含量。

　　①氧的影响。焊接时，液态金属中可能会溶解较多的氧，而氧在高温时与镍氧化，形成NiO，NiO能与液体金属中的氢和碳发生反应生成水蒸气和，在熔池凝固时如来不及逸出，残留在焊缝中就形成气孔。在纯镍与Q235-A埋弧焊的铁镍焊缝中，在氮和氢含量变化不大的情况下，焊缝中含氧量越高，焊缝中气孔数量越多。

　　②镍的影响。在铁镍焊缝中，氧在铁镍中的溶解度不同，氧在液态镍中的溶解度大于液态铁中的溶解度，而氧在固态镍中的溶解度却比在固态铁中的小，因此，氧的溶解度在镍结晶时的突变，比在铁结晶时的突变更加明显。所以，焊缝中Ni为15%~30%时的气孔倾向小，而Ni含量大时，气孔倾向进一步提高到60%~90%，钢的溶入量必然下降，因此引起形成气孔的倾向变大。

　　③其他合金元素的影响。当铁镍焊缝中含有锰、铬、钼、铝、钛等合金元素或符合合金化时，能提高焊缝抗气孔能力，这是由于锰、钛和铝等都具有脱氧作用，而铬和钼则提高焊缝固态金属中的溶解度。所以镍与1Cr18Ni9Ti不锈钢焊缝的抗气孔能力比镍与Q235-A钢焊缝高。铝和钛还能把氮固定在稳定的化合物中，也能提高焊缝抗气孔能力。

　　镍合金

　　镍合金的种类

　　市场上可以买到的镍合金产品形式多种多样，高规格纯镍板，包括中板、薄板、带材、管材、接头和锻件。部分产品的ASTM规范列。某些镍合金还有铸造产品，它们通常具有与其锻轧产品不同的特性。

　　镍合金一般按照其主要合金成分进行分类，下面简要介绍广泛用于化工设备的镍合金：

　　纯镍纯镍(合金200)对各类还原性酸和盐有非常好的耐蚀性，但不适用于强氧化性的介质如。纯镍的特性是其的耐苛性碱甚至是熔融态苛性碱腐蚀的能力。虽然纯镍在干燥卤素介质中耐蚀性很突出，但在水以下其耐蚀性不足。对于温度超过600℉的应用，选用合金200的衍生牌号--低碳含量的镍201(UNSUO2201)。

　　镍带制造传统工艺

　　金属镍带的制造方法，更具体地说，涉及一种直接用电 解镍板制造镍带的方法。

　　这种传统的镍带生产工艺存在如下问题：

　　1. 在熔炼铸锭的工艺环节中，按照工艺要求，需添加铁、锰、钛、硅、 碳、稀土等辅料，使得产品中杂质含量，其成品中镍、钴以外的杂质含量达0.5%左右，这样就大大降低了材料的纯度，使得镍带的内阻增大，难以获得满足要求的髙纯度、低内阻的镍带;

　　2. 生产环节多，设备投资大，需要生产占地面积大;

　　3. 生产周期长， 一般从投料到出成品需要7天时间，生产效率低;

　　4. 能耗髙，在熔炼、热轧工序，消耗大量电能，生产成品耗电成本约 7000元/吨。

　　5. 在熔炼过程中，由于高温(1500'C以上)影响，纯镍板，造成2%以上的损耗; 尽管上述制造镍带的传统方法存在诸多缺陷和不足，纯镍板哪里有，但几十年来， 一直是沿用上述传统方法来进行镍带的生产，尚未出现新的替代方法。

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