0 序言

氩弧焊具有焊接线能量小，过热区小，高温停留时间短，冷却速度快等特点，适合镍基合金的焊接。镍基合金焊接特点是熔深较浅，且熔池中液态金属的流动性较差，即使增大焊接电流也不能增加熔深，提高熔池液态金属的流动性，反而易产生焊接缺陷。当焊接电流过大时，由于热输入量大，会熔化晶界上的低熔点相而生成液化裂纹，所以镍基合金焊接时应选用较低的线能量。但过低的线能量会导致熔池在高温停留的时间过短，焊接熔池来不及形成，易造成未熔合未焊透等缺陷。因此只有选择合理的焊接电流和焊速才能避免缺陷的产生，得到优良的焊接接头。

1 材料与试验方法

焊前母材需预先开坡口，角度为60的单面V字形，钝边2mm，坡口及其内外壁两侧各20mm范围内用砂轮机打磨出金属光泽，然后用丙酮将坡口清洗干净并干燥，装配间隙为12mm，点焊装配，在焊接前要预留3‐5º的反变形。焊接时采用多层多道焊，控制层间温度<150℃，以免焊缝过热，焊接参数如表1.1所示，采用120A、 130A、140A三种不同电流焊接9%Ni钢。

2 焊接接头成分分析

由表2.1中的数据可知，国产ENiCrMo‐4焊条在三种不同焊接电流下的熔敷金属中各元素 含量均符合AWS A5.11及GB/T 13814 标准的要 求，Cr、S 的含量随着电流的升高而降低，C、Si、 P 的含量变化不大，在 130A 电流时，Mo、W 等有益元素的含量较优。

金相显微组织观察是最简单、方便、有效的研究材料微观组织的试验方法。材料研究的基本规律是组织决定性能。内部的微观组织结构决 定了材料的性能，镍基合金的微观显微组织较为 复杂，根据合金成分的差异，相的形态、尺寸、 数量和分布都有相应的差异，但相的种类基本相 同。镍基合金的铸态组织一般包括基体、共晶相、 强化相和一种或几种碳化物相等组成。

4.1 拉伸试验结果及分析

4.2 冲击试验结果分析

按照中国石化集团洛阳石油化工工程公司16万立方米储罐项目中规定，三种电流焊后对 焊接接头进行低温冲击试验，冲击功的平均值 ≥70J，单个最小值≥49J。焊后按国标要求将三种不同电流焊接的焊接试板加工成冲击试样，将加 工好的冲击试样在JB‐300B 的金属摆锤冲击试验机上进行试验，试验结果如表 4.2、4.3、4.4 所 示。

由表4.2 中可以看出，随着焊接电流的升高， 焊缝中心、熔合线处的冲击功先升后降，这是因 为当焊接电流由 120A 升到 130A 时，随着焊接 热输入的增加，焊缝内的冶金反应更加充分，析出适量的铁素体，更加容易获得优良的焊缝。当 焊接电流增大到到 140A 时，焊缝中心、熔合线 处的冲击功下降，这是由于随着焊接电流的继续 增大，此时的热输入过大，焊缝停留在高温下时 间过长，焊接冷却速度变慢，导致焊缝内产生组 织粗大的枝晶，且停留在高温的时间长，使得焊 缝内析出过量的铁素体，使得接头的韧性下降。 熔合线+2mm 处没有遵循上述规律，是因为其组织受到的焊接热输入影响较小，更多表现的是母材本身的冲击韧性。综上分析，当焊接电流为130A 时，接头的冲击韧性为最佳。

5 结论

2.国产ENiCrMo‐4焊条在130A 下的焊接接 头中 C≤0.02%，Si≤0.2%，P、S 等杂质元素的含量较低，符合 AWS A5.11 及 GB/T 13814 标准中 的规定，且 Cr、Mo、W 等有益元素的含量较优。

4.国产ENiCrMo‐4焊条在130A 下的焊接接头的焊缝中心、熔合线、熔合线+2mm 处的平均低温冲击功分别为 89.3J、92J、94.7J，优于焊接电流为 120A 和 140A 时的平均低温冲击功，因此，当焊接电流为 130A 时，国产 ENiCrMo‐4 焊条的焊接接头的冲击韧性为最佳。

参考文献:

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