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，纯镍热轧板材，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，纯镍热轧板材发货快不快，所以在焊接接头的熔合区，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，自动化纯镍热轧板材，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。

　　镍基合金复合板的品类及3例化热处理实例

　　由于镍基合金具有优良的耐腐蚀性，在化工设备、核工业、海洋工程、航天工业、制盐设备、环保工程等方面有着广泛的应用。但是，镍基合金含镍量高，故采用全金属的镍合金成本高昂。镍基合金复合板的出现，既降低了镍基合金使用的厚度即降低了成本，又用基础碳钢基层保证了结构的完整性和安全性，是20世纪六七十年以来伟大发明和材料新应用方向。

　　焊接是利用所产生的能量作为能源，使被焊接的金属形成牢固的固相结合的一种焊接方法。它既是一种重要的金属零件(构件)连接方法，又是一种基本的金属材料复合技术。焊接而成的金属复合材料具有单一金属的综合性能和很高的性能价格比，尤其是可以节约贵重稀缺金属。因此焊接在材料合成和加工领域具有的地位。

　　镍基合金的种类及应用

　　按照合金的主要性能，可以把镍基合金分为镍基耐热合金、镍基耐蚀合金、镍基耐磨合金等;按照成分进行分类，可以分为Ni-Cr-Mo合金、Ni-Mo合金、Ni-Cr-Mo-Cu合金、Ni-Cu合金、Ni-Cr合金等。以下几种为常见镍基合金的牌号。

　　HastelloyC-276(UNSN10276，简称C-276合金)，一种Ni-Cr-Mo-W合金，具有优异的耐点腐蚀和应力腐蚀开裂性能，特别是在含氯离子的烟气脱硫环境中的耐蚀性能。广泛用于烟气脱硫工程、治污工程、化工设备等领域。

　　Inconel

625(UNSN06625，简称625合金)，一种Ni-Cr-Mo合金，用于苛刻性腐蚀环境，高规格纯镍热轧板材，尤其是存在缝隙腐蚀、点腐蚀及高温氧化环境中。广泛用于航天工程、化工设备、石油开发、治污工程等领域。

　　Incoloy

825(UNSN08825，简称825合金)，一种Ni-Fe-Cr-Mo合金，具有优异的耐硫酸和磷酸腐蚀性能，很好的耐点腐蚀、应力腐蚀开裂和晶间腐蚀性能。广泛用于化工设备、石油工程、治污工程等领域。

　　Inconel

600(UNSN06600，简称600合金)，一种Ni-Cr-Fe合金，具有很好的耐应力腐蚀开裂，耐碱腐蚀等性能。广泛用于石油化工、核工业等领域。

　　Monel

400(UNSN04400)，一种Ni-Cu合金，在海水、稀、稀硫酸等腐蚀环境中具有优异的耐腐蚀性能。广泛应用于海洋工程、制盐设备、化工设备等领域。

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