镍管焊接方案
镍管的焊接性能研究及优化
镍管的焊接性能研究及优化摘要：本文主要探讨了镍管的焊接性能研究及优化方法。
通过对镍管的焊接工艺参数、焊接接头结构以及功率源选择等方面的分析和研究，提出了一种能够有效提高镍管焊接质量和效率的优化方法。
引言：镍管作为一种重要的材料，广泛应用于化工、石油、航空航天等领域。
焊接作为一种重要的连接方式，对于镍管的使用具有重要意义。
因此，研究镍管的焊接性能以及如何优化焊接过程，对于提高镍管的使用效能具有重要意义。
一、焊接工艺参数的研究1.1 焊接电流与电压参数的优化焊接电流和电压是焊接过程中的重要参数，对焊接质量和效率具有重要影响。
通过合理调整焊接电流和电压，可以控制焊接热度和焊接速度，并且减少热影响区域的大小。
因此，在镍管的焊接过程中，需要通过实验和分析，确定最佳的焊接电流和电压范围，以达到最佳的焊接效果。
1.2 焊接速度的研究焊接速度是指焊接过程中焊接头的移动速度。
不同的焊接速度会导致不同的焊接热量输入，从而影响焊接接头的质量。
通过对焊接速度的研究，可以确定最佳的焊接速度范围，以获得良好的焊接质量。
二、焊接接头结构的研究2.1 焊接接头形状的优化焊接接头的形状对焊接过程中焊缝形成和焊缝强度具有重要影响。
通过对焊接接头形状的优化研究，可以使焊缝形成更加均匀、牢固，并且具有更好的抗拉强度和抗蠕变性能。
2.2 焊接接头尺寸的优化焊接接头的尺寸是焊接过程中的一个重要参数。
通过对焊接接头尺寸的优化研究，可以确定最佳的接头尺寸范围，以获得更好的焊接质量。
三、功率源选择的研究3.1 焊接功率源的选择在镍管的焊接过程中，选择合适的焊接功率源对焊接质量和效率具有重要影响。
通过对不同焊接功率源的性能进行研究和评估，可以选择最佳的焊接功率源，以获得最佳的焊接效果。
3.2 焊接功率源参数的优化焊接功率源参数的优化是保证焊接质量和效率的重要因素。
通过对不同焊接功率源参数的调整和优化研究，可以获取最佳的焊接参数范围，以获得最佳的焊接效果。
钛镍铝铜管焊接2
[文图]钛镍铝铜管焊接(二)8. 焊接实例（1）例1管子与管板焊接，钛管冷却器复合管板26mm厚，与管子ф25mm×1.25mm的焊接装配及反面保护方法，如图5所示。
焊接工艺如下：焊接电流120A，电弧电压25V，喷嘴孔径16mm，氩气流量14～16L/min，焊后需耐压试验（压力58.8MPa），未发现泄漏现象。
（2）例2硫酸铵生产主要设备35m3钛加热器，为管板式结构，高1000mm，内径1200mm，管板直径1340mm，外套板厚4mm，管板厚22mm，加热器内半有ф33mm×2mm的列管384根，加热器采用手工钨极氩弧焊焊接，其工艺参数见表7。
表7 钛加热器主要部件的焊接工艺参数①坡口70°，钝边2mm，间隙1～1.5mm。
用手工钨极氩弧焊焊缝呈银白色和少量浅黄色，接头弯曲角大于90°，各项技术指标达到技术要求。
焊成的管板置于600℃油炉内加热，保温1h，当管板冷却到室温后，测得管板弯曲变形6～8mm，在辊床上校正变形。
架势焊后作整体退火处理，加热温度550，保温2.5h，加热器出炉后暗蓝色的氧化膜即被去除，不影响作用性能，加热器已运行数年，焊缝和基体金属表面仍保持安装时的金属光泽，与原来采用的1Cr18Ni9Ti不锈钢相比，使用寿命延长8倍多。
二、镍管焊接1. 镍及镍合金的焊接性能（1）特点纯镍强度较低，焊接性良好，焊接时的主要问题是：易被硫和铅脆化，沿晶界开裂，磷和过高含量的硅也会引起裂纹。
工业纯镍和镍铜合金焊接时易出现气孔，一般是过多的氧溶入熔池与氢化合而成的蒸汽气孔。
镍及镍合金焊接时，由于S、Si等杂质在熔池形成Ni-NiS等低熔点共晶及脆性硅酸盐薄膜，促使焊缝产生热裂纹。
以铝、钛为主要合金元素的沉淀硬化合金，若焊后的残余应力较大，在时效过程中或工件温度高于时效温度时，易产生“应变时效”裂纹，有些耐热合金易产生热影响区显微裂纹。
镍及镍合金流动性差，熔深小，不宜采用大电流焊接。
镍管焊接方案
纯镍管B162UNSN02200的现场焊接六处牛玉宏1概述镍与镍基耐蚀合金是化学、石油化工、冶金、航天、核工业领域中耐高温、高压、高浓度或混有不纯物等各种苛刻腐蚀环境的比较理想的金属结构材料，1997年，我们十一化建公司在平顶山尼龙66盐工程已二胺装置工艺管道的焊接中首次遇到了纯镍管，其材质为B162UNSN02200。
管材由日本东洋公司提供，其管内介质为已二胺等工艺物料，共有管径1/2″~16″的各类对接焊口142道，壁厚范围2.9~6.35mm，另有角焊缝53道，管线总长63m。
2镍的理化性能分析镍在常温时的晶体结构为面心立方晶格，其熔点及电阻率均低于碳素钢，镍与低碳钢的物理性质比较镍的化学活性低，氧化初期生成的氧化膜能防止镍进一步氧化和腐蚀，镍与其它元素形成合金后，力学性能和抗腐蚀、抗氧化性能显著改善，但热导率和电阻率显著下降。
若镍中混有的杂物较多，则在焊接时易于形成低熔点共晶物，使焊接性能下降，纯镍B162UNSN02200的化学成分及力学性能见表纯镍管B162UNSN3和低碳钢、不锈钢的焊接相比，镍基材料的焊接有奥氏体不锈钢焊接发生的类似问题，如焊接热裂纹倾向、焊缝气孔等。
3．1焊接热裂纹镍的热裂纹敏感性高，产生热裂纹的主要原因是合金凝固时有低点金属或低迷人点化合物的液态膜残留的晶界区，由于收缩应力的作用而发生开裂，由下表可以看出，铁和镍的二元共晶物中有许多低熔点共晶物和非金属共晶物，特别是硫、磷共晶物，它们的熔点与Ni、Fe相比低很多，这将大大助长热3．2焊缝中的气孔倾向较大纯镍固液相温度间距小、流动性偏低，同时O2、H2、CO2在液态镍中的溶解度较大（如O2在1720℃时溶解度为1.18%），但在冷却时显著减小（1470℃时O2溶解度为0.06%）。
故此，在焊接快速冷却凝固结晶条件下，极易产生焊缝气孔。
和低碳钢、低合金钢相比，氧化性气氛对镍焊缝形成气孔的几率影响更大些，但在还原性较大时对氢气孔也是敏感的。
铜镍管焊接工艺规范
Cu90Ni10铜镍管焊接工艺规范1 范围本标准规定了Cu90Ni10铜镍管的焊接前准备、人员、工艺要求和过程及检验。
本标准适用于管内车间对船用Cu90Ni10铜镍管进行钨极氩弧焊焊接。
2 引用标准《船舶焊接检验指南2》《焊缝返修通用工艺》3 焊接前准备焊接材料焊接母材的材质为，选用的焊材为CuNi30Fe。
焊接电源与极性焊接时采用直流正接电源。
保护气体保护气体选用%的氩气。
坡口形式在管与管对接焊时，当管壁厚≦时，可以不开坡口，同时保证间隙在0～1mm之间即可。
当壁厚大于时开Y形坡口，坡口形式见图1。
图1 铜镍管对接焊坡口形式焊前清洁焊工必须对焊缝坡口面和坡口两侧各宽20mm范围内作清理，去除油、锈等污物。
清洁完用丙酮擦拭。
装配对接管装配时尽量保证管子的同心度，控制错边小于1mm，以保证背面成型，同时尽量不留间隙。
4 人员参加Cu90Ni10铜镍管焊接的焊工，必须经过专业培训和考试，并经过船级社或有关的检验部门认可合格后，方能持证上岗。
5 工艺要求和过程施焊规范和要求，应严格遵照有关工艺文件的规定，不得随意更改。
定位焊时，点焊数量应尽量少，以3～4点为宜，点焊长度为10～15mm，定位焊后需用不锈钢刷再次清理定位焊处的氧化物。
定位焊时，应与焊接正式焊缝一样的条件下进行焊接，如果定位焊缝有裂纹，应去除该焊缝并在正式焊接之前重新易位进行定位焊。
焊前以一定的氩气流量（视管径，一般6～8L/min）向管内预先充气以驱除管内空气，在施焊过程中应维持该流量，只到焊接过程结束。
用胶带封住焊缝和管的两侧，以防止氩气流失，焊接时边焊边揭胶带。
由于铜镍合金熔液的流动性较大，为防止仰焊部位出现内凹，尽量全部采用1G旋转的焊接位置进行上坡焊焊接。
在对管和法兰进行焊接时，可以采取双面焊工艺，先焊管外侧，再焊管内侧。
但是焊接管内侧之前必须先进行清根处理。
当层间温度高于100℃时，必须进行冷却。
6 检验焊后检查焊接结束后，焊工应对自己所焊的焊缝正反面进行检查，对不符合验收要求的焊缝，应作出明显标记，以便进行修补。
铜镍管焊接工艺研究
铜镍管焊接工艺研究摘要：针对铜镍管材料焊接性能分析，结合工艺试验，制定出焊接工艺以满足船舶建造中铜镍管的焊接要求。
本文介绍了铜镍管焊接过程控制及保护措施。
关键词：铜镍合金；CuNi10Fe1.6Mn；焊接工艺试验1.前言铜镍合金管具有良好的力学性能和抗海水腐蚀性能，广泛应用于船舶海水冷却管系中。
铜镍合金管的应用既可减小管壁厚和管子质量，又可延长其使用寿命。
我司的牲口船及海洋平台辅助供应船项目都有用到铜镍管。
作为新材料的应用，需对其焊接性能进行研究，并进行试验以证明焊接接头的可靠性。
2.铜镍合金的理化性能及焊接性2.1铜镍合金的理化性能铜镍合金可形成完全无限固溶体，具有单一的α相，因此具有良好的塑性，易于冷热加工。
铜镍合金的导热性与低碳钢相似，导热率约为纯铜的8%。
铜镍合金的线膨胀系数介于钢和黄铜之间，与奥氏体不锈钢相近。
由于铜的热力学稳定性高，铜离子化可能，材料表面在海水中能形成氧化亚铜保护膜，因而铜镍合金具有良好的耐海水腐蚀性能。
2.2铜镍合金的焊接性铜镍合金的导热性与低碳钢相似，导热率约为纯铜的8%，因此不必像纯铜一样进行高温、大功率焊前预热；铜镍合金对硫、磷等杂质很敏感，且铜元素易形成低熔点共晶易在晶界析出，因此易导致热裂纹的产生；铜镍合金在高温液态下氢的溶解度较大，过剩的氢来不及溢出就会产生气孔；由于铜镍合金无同素异构转变，在液态相转变为α相时易产生大量的柱状晶，导致接头塑性、韧性下降。
宜采用适当的工艺方法进行减少柱状晶，细化晶粒。
因此，铜镍管相对普通碳钢的焊接性能较差，需要采取合适的焊接方法和相应的工艺措施才能保证焊接质量。
3.焊接工艺试验3.1焊接方法及焊材GTAW（钨极氩弧焊）具有电弧稳定，能量集中、保护效果好、操作灵活的优点，适合铜及其合金的焊接，因此本焊接工艺试验采用GTAW焊接方法。
因适量的镍元素可强化焊缝金属，并可改善其抗腐蚀性能，尤其是抗海水腐蚀的性能，同时还可提高焊缝金属的塑性，因此我们选用含镍量约30%的S-CuNi30焊丝（直径为φ2.0）作为填充金属。
镍及镍合金焊接操作工艺规范.2011.11.28.F
一. 制定镍及镍合金焊接规范的目的：氯碱化工制碱成套设备的开发、制造是我公司确定的重要增长极，也是我公司发展壮大的战略部署。
镍及镍合金焊接是氯碱化工制碱工艺流程主要耐蚀设备制作的关键工序之一，镍及镍合金焊接质量的好坏直接影响到该设备的使用寿命，因此它也是我公司成功进入制碱设备制造的核心技术之一。
为严格把握镍及镍合金的焊接质量特制订本规范。
二. 镍材焊接的特点及注意事项：因为镍具有单相组织，焊接时存在焊接热裂纹倾向、焊缝气孔、焊接接头的晶间腐蚀倾向等等。
1. 镍在高温中易于生成高度致密的保护膜，在多层焊接的结合面易产生裂纹缺陷，严重影响到材料焊接处的强度及耐蚀性，因此焊接时必须采用氩气保护焊。
在焊接面上应采用专门的保护罩防止氩气的扩散，提高氩气保护层的浓度；镍材间焊接时焊缝背后面也应有氩气保护，防止镍金属在高温时的氧化。
2.镍材的焊接最容易出现的缺陷为裂纹。
产生裂纹的主要元素为氧(O)、硫(S)、铅(Pb)等，它们易与镍形成低熔点的共晶体分布于晶界上。
在焊接时必须选用含氧、硫、铅低，且与母材耐蚀性相同的焊丝，同时注意坡口及中间焊缝表面的氧化层的清除工作。
3.镍材的焊接最容易出现的焊缝缺陷还有气孔。
焊丝、焊件表面上的水分、锈蚀、油污则是焊缝中形成氢气孔的主要来源。
因此镍的焊接必须注意焊缝表面的清洁以及焊丝、焊件的加热、保温和烘干。
4. 高温含硫气体能使镍材腐蚀和变脆。
焊接或热处理前，应彻底清除工件上的油污、油漆及润滑剂等一切含硫或含铅的污染物。
加热炉的气氛中应严格控制含硫量。
加热用煤气或天然气的含硫量应小于0.57g/m3(重庆气矿对天然气脱硫规定为小于0.29g/m3),燃料油的含硫量应小于0.5%，不得用焦炭或煤加热。
5. 焊接热循环的影响：在焊接的热作用下，焊缝和基本金属容易过热，造成晶粒粗大，使接头力学性能和耐腐蚀性能下降。
6.焊接热裂纹的产生：镍基合金具有高的焊接热裂敏感性，在弧坑易产生大口裂纹，焊缝可能产生宏观裂纹、微观裂纹或二者同时存在的裂纹。
船用镍铜管自动TIG焊接技术
形式、焊接顺序、焊接电流、装配打磨要求等，并 严格按照技术要求进行施工。镍铜管焊接区域要与 钢制材料焊接区域分开，施工场地干净整洁，材料 堆放整齐。施工中产生的余料、碎料和垃圾应及时 清理。施工现场避风焊接，禁止露天焊接，特别是 冷风机焊接时不得对正焊接部位吹风，焊接区域风 速不应大于 0.5m/s。施工现场湿度应满足施工要求。 当环境湿度大于 90%以上时，停止焊接施工，当空 气湿度 80%-90%时需烘干焊接区域后方可进行焊 接施工。
施工人员必须具备相应的焊接资质，施工时只 允许焊接同资质相对应的焊接位置。焊接前必须熟 悉相关的图纸工艺及技术要求。如焊接材料、焊接
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图 1 镍铜管 TIG 焊接专机
1.3 焊接材料 焊丝必须具有合格证明且经入库报验合格。不
同厂家的镍铜管有配套专用 TIG 焊丝，不可混用。 不同厂家的焊材应做好标识，分类放置，注意防尘、 防油，且不应混合放置。管子焊接时，焊材应使用 同一厂家配套的焊材，对于不同厂家的镍铜管，严 禁焊材混合使用，焊材和镍铜管一一对应配套使用。 焊接保护气体选用高纯度氩气，氩气纯度不小于 99.99%。氩气每次使用前应打开阀门，放气 30S 排 出送气管道内的空气。 1.4 镍铜管装配要求及坡口形式
焊接时尽量采用管子水平转动焊，使焊接能在 最适合的上坡位置进行。在焊接过程，氩弧焊枪不 应大幅度摆动，同时在不影响视线及避免夹钨的情 况下尽量压低电弧。添加焊丝时电弧长度一般取 3～5mm，不加焊丝时电弧长度不应大于钨极直径。 对接缝焊接时焊枪与工件的角度控制在 75°～ 85°，焊丝与焊枪的角度控制在 90°左右。当需 转动管子而中途熄弧时，弧坑需填满。再次引弧时， 应在熄弧的弧坑前重叠焊缝 5-8mm 停留 4-6s，待 形成与已焊焊缝相同宽度的熔池后，焊枪再向前移 动。焊接过程亦采用小的热输入，防止金属过热。 多层焊时的层间温度控制在 120℃以下。无论临时 熄弧还是焊缝终端停焊，收弧前应多送丝停顿 1 秒 左右，熄弧后喷嘴不得从焊缝上立即挪开，而应停 留 5-8s，让氩气对焊缝继续保护。
铜镍合金钢管道焊接施工方案
铜镍合金钢管道焊接施工方案1.目的为保证合金钢管道焊接在预制和现场安装中能得到有效的控制和顺利的实施，确保管道焊接的质量和施工进度，特编制铜镍合金钢管道焊接施工方案。
2.适用范围此焊接施工方案适用于项目接收站工程所有合金钢管道的手工电弧焊及手工氩弧焊等。
3.编制依据及引用标准《工业金属管道工程施工及验收规范》《现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范》0《压力管道规范工业管道》《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》设计及业主相关要求4.工程概况本项目所包含的合金钢管道约米，规格为至壁厚为8合金钢材质为合金钢管采用的规定进行坡口机加工4.4合金钢焊接工艺按照焊接工艺评定执行5.人员要求5.1从事管道焊接的焊工，需持有相应的国内项目合格证，并经业主考试合格持有业主的焊工上岗证。
焊工必须按规定的焊接作业指导书及焊接技术措施进行施焊，当遇到工况条件与焊接作业指导书及焊接技术措施的要求不符合时，应拒绝施焊。
5.2焊接技术人员应由中专及以上学历，有一年以上焊接生产实践的人员担任。
焊接技术人员应负责编制焊接工艺评定和焊接技术措施，指导焊接作业，参与焊接质量管理，处理焊接技术问题，整理焊接技术资料。
5.3焊接质检人员应接受过专门的焊接技术培训，有一定的焊接实践经验和技术水平，能严格遵守检查操作规程，并具有质检人员上岗资质证。
焊接质检人员应对焊接作业进行全面检查和控制负责施工现场焊接检查，包括坡口制备、焊缝组对、焊接操作、焊缝外观检验等，检查焊工上岗资质；负责检查焊材烘干、焊条发放、焊材领用情况；负责组织、申报、跟踪焊工考试情况；编制合格焊工登记表及焊接无损检测情况表。
5.4无损检测工程师：无损探伤人员必须由国家授权的专业考核机构考核合格，其相应证书应在有效期内。
5.5焊材管理人员：负责焊材库管理；负责焊材烘焙、焊材发放及回收，并做相关记录；焊材保管和烘焙人员应经过专业培训，焊材保管人员应熟悉焊材的用途、性能。
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纯镍管B162UNSN02200的现场焊接
1概述
镍与镍基耐蚀合金是化学、石油化工、冶金、航天、核工业领域中耐高温、高压、高浓度或混有不纯物等各种苛刻腐蚀环境的比较理想的金属结构材料，1997年，我们十一化建公司在平顶山尼龙66盐工程已二胺装置工艺管道的焊接中首次遇到了纯镍管，其材质为B162UNSN02200。
管材由日本东洋公司提供，其管内介质为已二胺等工艺物料，共有管径1/2″~16″的各类对接焊口142道，壁厚范围2.9~6.35mm，另有角焊缝53道，管线总长63m。
2镍的理化性能分析
镍在常温时的晶体结构为面心立方晶格，其熔点及电阻率均低于碳素钢，镍与低碳钢的物理性质比较
学性能和抗腐蚀、抗氧化性能显著改善，但热导率和电阻率显著下降。
若镍中混有的杂物较多，则在焊接时易于形成低熔点共晶物，使焊接性能下降，纯镍B162UNSN02200的化学成分及力学性能见表
纯镍管B162UNSN
纯镍管B162UNSN
3镍的焊接性能分析
和低碳钢、不锈钢的焊接相比，镍基材料的焊接有奥氏体不锈钢焊接发生的类似问题，如焊接热裂纹倾向、焊缝气孔等。
3．1焊接热裂纹
镍的热裂纹敏感性高，产生热裂纹的主要原因是合金凝固时有低点金属或低迷人点化合物的液态膜残留的晶界区，由于收缩应力的作用而发生开裂，由下表可以看出，铁和镍的二元共晶物中有许多低熔点共晶物和非金属共晶物，特别是硫、磷共晶物，它们的熔点与Ni、Fe相比低很多，这将大大助长热裂纹的产生。
3．2焊缝中的气孔倾向较大
纯镍固液相温度间距小、流动性偏低，同时O2、H2、CO2在液态镍中的溶解度较大（如O2在1720℃时溶解度为1.18%），但在冷却时显著减小（1470℃时O2溶解度为0.06%）。
故此，在焊接快速冷却凝固结晶条件下，极易产生焊缝气孔。
和低碳钢、低合金钢相比，氧化性气氛对镍焊缝形成气孔的几率影响更大些，但在还原性较大时对氢气孔也是敏感的。
焊接时，在坡口中的油脂、氧化物、油漆等异物的存在不仅是产生热裂的原因，而且也是产生气孔的原因。
其次在保护气体流量不合适和纯度不高的情况下，也会产生气孔。
4焊接技术要求
4．1钨极选用铈钨型，直径φ2.4mm ，焊丝选用WEL TIGNi-1，符合AWS 标准ERNi-1，该焊丝焊接时熔渣少，操作性能好。
焊丝的化学成分与母材基本相同，但为了控制气孔和热裂纹，常添加少量Ti 、Mn 、Nb 等元素。
焊丝化学成分及熔敷金属力学性能见表，选用氩气做为焊枪及管内的保护气体，为避免气体对焊缝性能的不利影响，应确保Ar 气体纯度不低于99.99%。
熔敷金属力学性能
4清洁是成功焊接纯镍的重要条件之一。
铅、硫、磷和某些低熔点元素能增加镍的焊接热裂纹倾向，这些元素是经常存在于正常制造工艺过程中所用的一些材料中的。
例如脂、油、漆标记用石笔或墨水、成形润滑剂、测温笔迹等，故此，焊前仔细清理钝边、坡口及两侧各50mm 的范围，另外应彻底清除焊件表面的氧化物，以避免引起夹杂及焊缝熔合不良。
可用不锈钢丝刷清理，然后用酒精擦洗。
4．3焊接B162UNSN 0
2200时采取的工艺措施 4．3．1焊接方法
为确保管道焊接质量，采用全手工钨极氩弧焊的方法焊接镍管，由于熔化金属流动性差，操作时要求手法熟练，弧长尽可能短，将熔滴及时准确地送到还需要的位置上。
焊接时要控制线能量，避免焊缝区过热，不宜用加大线能量来增加熔透性。
4．3．2坡口制备
熔化焊时，镍有低熔透性的特点，所以要选用大坡口角度和小钝边的接头形式，如图所示，坡口采用机加工的方法制备。
4．3．3焊接工艺要点
按4.2条要求仔细清理管口及焊丝；
焊接时，管内充Ar 保护，厚壁管至少保护2遍，角焊缝背面用Ar 气跟踪保护，保护气体流量见工艺参数一览表；
坡口焊时，管子坡口边缘的胶布应反贴；
把管子放在不锈钢垫板或不锈钢滚轮上，便于采用水平转动焊；
为避免应力集中，组对时采用对称点焊。
尽量减少固定口且要避免强力组对；
所有焊机应带有高频振荡器的控制箱，焊接时使用高频引弧，禁止钨极直接接触母材引弧；
每段焊缝接头回焊一小段，然后沿焊接方向前进，焊接完毕，降下电流，填满弧坑直至火口冷却才能切断保护气；
焊接时，焊工应戴洁净的海员手套，所用钢丝刷及刨锤为不锈钢材质；
在保护熔合良好的情况下，尽量采用较小的线能量。
应用小电流、低电弧（2~3mm）快速焊。
不采用预热及焊后热处理，要保证层间温度不大于100℃；
焊缝要成型良好，无咬边，余高为0.6~2.0mm。
4．3．4焊接工艺参数
根据东洋公司提供的WPS、PQR，结合我们的工艺评定试验，制订了实际焊接B162UNSN02200时的。