镍基合金管焊接时预防冷裂纹需从材料选择、工艺控制及应力管理三方面综合施策,具体措施如下:
【材料优化】
选用低碳焊材:采用超低碳镍基焊丝(如ERNiCrMo-3),碳含量控制在0.03%以下,减少碳化物析出导致的晶间脆化。
添加稳定元素:焊材中增加钼、铌等元素,可细化晶粒并提升低温韧性。
严格杂质控制:限制硫(≤0.015%)、磷(≤0.025%)含量,避免低熔点共晶物引发热裂纹。
【工艺控制】
低热输入焊接:采用TIG/MIG工艺,线能量≤10kJ/cm,避免热影响区晶粒粗大。
层间温度管理:多层焊时层间温度≤150℃,防止敏化区间碳化物析出。
保护气体优化:使用高纯氩(≥99.99%)或添加2%-5%氮气,减少氧化夹杂。
【应力与后处理】
预热与缓冷:厚壁管(>10mm)焊前预热100-150℃,焊后石棉布缓冷。
焊后热处理:
固溶处理(1050-1100℃水淬)消除应力并溶解碳化物;
无法固溶时采用300-400℃低温退火;
焊接顺序优化:分段退焊或对称焊,减少应力集中。
【特殊环境应对】
低温工况:增加镍含量(8%-11%)以稳定奥氏体组织,降低脆性转变温度。
高拘束结构:采用锤击焊缝或断续焊释放局部应力。
通过上述措施可有效抑制镍基合金管的冷裂纹倾向,需根据具体工况调整参数组合。