核心工藝與設(shè)備差異
焊接方式:手工電弧焊完全人工操作,焊工手持焊鉗控制焊條移動(dòng);埋弧焊以機(jī)械 / 半自動(dòng)為主,焊絲自動(dòng)送進(jìn),電弧被焊劑覆蓋,無(wú)需人工實(shí)時(shí)控弧。
設(shè)備配置:手工電弧焊僅需電焊機(jī)、焊鉗、焊條,設(shè)備簡(jiǎn)單便攜;埋弧焊需專(zhuān)用焊機(jī)、送絲機(jī)構(gòu)、焊劑鋪設(shè) / 回收裝置,整體體積大、移動(dòng)性差。
保護(hù)方式:手工電弧焊靠焊條藥皮熔化形成熔渣和氣體保護(hù);埋弧焊依賴(lài)顆粒狀焊劑覆蓋電弧,保護(hù)效果更穩(wěn)定。
成本與后續(xù)處理差異
綜合成本:手工電弧焊設(shè)備投入低,但人工成本高、效率低;埋弧焊設(shè)備投入高,但若批量生產(chǎn),單位焊縫成本更低(省人工、材料損耗?。?。
焊后處理:手工電弧焊飛濺多、焊渣厚,需額外清理;埋弧焊飛濺少、熔渣易剝離,后續(xù)處理更簡(jiǎn)便。
不銹鋼焊接加工的核心是通過(guò)合適的焊接方法與工藝控制,避免腐蝕失效和力學(xué)性能下降。
核心焊接方法
氬弧焊(TIG):適合薄板、精密件焊接,焊縫成形美觀,耐腐蝕性好。
熔化極氣體保護(hù)焊(MIG/MAG):效率高,適用于中厚板批量生產(chǎn),需控制保護(hù)氣體純度。
焊條電弧焊(SMAW):設(shè)備簡(jiǎn)單、操作靈活,適合現(xiàn)場(chǎng)搶修或復(fù)雜結(jié)構(gòu)焊接。
關(guān)鍵工藝要點(diǎn)
材質(zhì)匹配:選用與母材同系列的焊接材料,避免異種金屬焊接導(dǎo)致的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。
焊接環(huán)境:保持環(huán)境干燥、無(wú)粉塵,防止?jié)駳庥绊懞缚p質(zhì)量。
焊后處理:重要構(gòu)件需進(jìn)行酸洗鈍化,去除氧化皮,恢復(fù)不銹鋼的耐腐蝕性能。
常見(jiàn)問(wèn)題及解決
熱裂紋:控制焊接電流和速度,減少熱輸入,必要時(shí)預(yù)熱母材。
氣孔:確保焊接材料干燥、保護(hù)氣體通暢,清理坡口表面油污和雜質(zhì)。
晶間腐蝕:采用小線能量焊接,避免焊縫及熱影響區(qū)處于敏化溫度區(qū)間。
鎳基合金焊接加工的核心是應(yīng)對(duì)高溫強(qiáng)度保持、耐蝕性要求及焊接熱裂紋敏感性,需嚴(yán)格控制焊接材料匹配和熱輸入,以維持其在高溫、腐蝕環(huán)境下的核心性能。
核心技術(shù)難點(diǎn)
高溫脆性相析出:焊接熱循環(huán)易促使晶界生成 Laves 相、σ 相、碳化物等脆性相,導(dǎo)致焊縫及熱影響區(qū)(HAZ)韌性下降。
熱裂紋敏感:鎳基合金(尤其是含 Nb、Ti 的合金)凝固時(shí)易因低熔點(diǎn)共晶物(如 NbC-Ni?Nb)形成晶間液膜,產(chǎn)生凝固裂紋;部分合金(如 Inconel 600)還易出現(xiàn)液化裂紋。
耐蝕性保持:焊接過(guò)程中合金元素(Cr、Mo、Nb 等)燒損或偏析,會(huì)降低焊縫在酸、堿、高溫氧化環(huán)境中的耐蝕性。
常用焊接方法及適用場(chǎng)景
TIG 焊(鎢極氬弧焊)最常用方法,適合薄板(≤5mm)及精密構(gòu)件(如化工設(shè)備襯里、航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室),熱輸入易控制,焊縫成形好。需用高純氬(純度≥99.99%)保護(hù),必要時(shí)加背面保護(hù)。
MIG 焊(熔化極氬弧焊)效率高于 TIG 焊,適合中厚板(5-20mm)批量焊接(如壓力容器簡(jiǎn)體、熱交換器管板),采用藥芯焊絲或?qū)嵭竞附z配合 Ar+He 混合氣體(增強(qiáng)熔深)。
埋弧焊(SAW)適合厚板(≥10mm)長(zhǎng)直焊縫(如管道、反應(yīng)器殼體),需匹配低硅、低硫焊劑(如 HJ260),避免增硅導(dǎo)致熱裂紋。
電子束焊 / 激光焊熱輸入極小,適合薄壁高精密構(gòu)件(如核工業(yè)部件),可減少脆性相析出,但設(shè)備成本高,對(duì)裝配精度要求嚴(yán)苛。
關(guān)鍵工藝要點(diǎn)
焊接材料匹配:優(yōu)先選用同質(zhì)焊絲(如 Inconel 625 用 ERNiCrMo-3,Hastelloy C276 用 ERNiCrMo-4),確保合金元素(尤其是 Cr、Mo、Nb)含量與母材相當(dāng);異種鎳基合金焊接需選擇中間成分焊絲,避免脆化相。
熱裂紋預(yù)防:
控制熱輸入:采用小電流、高焊速(如 1mm 厚 Inconel 600 TIG 焊電流 80-100A,速度 10-15cm/min),減少熔池過(guò)熱。
降低拘束度:避免剛性固定,采用分段退焊法減少焊接應(yīng)力。
焊絲微合金化:部分焊絲添加少量 B、Zr 細(xì)化晶粒,抑制晶間液膜。
焊后處理:
固溶處理:對(duì)時(shí)效強(qiáng)化型鎳基合金(如 Inconel 718),焊后需經(jīng) 980-1060℃固溶 + 時(shí)效,溶解脆性相,恢復(fù)力學(xué)性能。
酸洗鈍化:用硝酸 + 氫氟酸混合溶液處理焊縫,去除氧化皮,恢復(fù)耐蝕性(尤其對(duì)化工用鎳基合金)。
焊前準(zhǔn)備:用不銹鋼絲刷或機(jī)械打磨去除表面氧化皮、油污,禁止用碳鋼工具清理(避免 Fe 污染導(dǎo)致耐蝕性下降);焊絲需經(jīng) 200-300℃烘干 1h,去除水分。
