钨极氩弧焊在镍基压力容器中的应用

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钨极氩弧焊在镍基压力容器中的应用

摘要:介绍了将钨极氩弧焊(GTAW)用于镍基(Inconel600)压力容器中的焊接制造,采用适当的焊接规范参数,焊接工艺评定试验结果满足了产品制造技术条件的要求.在产品焊接过程中,通过焊接操作和焊接工艺的控制,使焊缝通过100%的射线检测和超声波检测以及水压试验。 关键词:GTAW,Inconel600, 压力容器 一、前言

2006年8月份,我公司为四川某公司生产一台Inconel600的三氯化铝发生器的压力容器,虽然国外已经有相关的标准,但当时国内还没有压力容器这方面的制造检验标准.我公司通过走访、学习兄弟单位的相关的有色金属容器的生产制造经验，经过反复的焊接工艺试验验证后，将GTAW用于Inconel600焊缝接头的焊接方法，焊后经RT和UT检验，焊缝质量达到要求。

二、设备结构及主体材料

三氯化铝发生器装置（设备结构简图见图1）设计参数见表1。其工作介质为 Cl2、，TiCl4 ，Al ，AlCl3 。壳体主体材质为Inconel600(其化学成分和力学性能见表2,表3) 图1 设备结构简图

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表1 容器设计技术参数

壳体内径壳体壁厚设计压力设计温度工作压力工作温度工作介质 ( mm) (mm) (Mpa) (℃) (MPa) (℃) Φ1600 16 1.0 480 0.45 450 Cl2、TiCl4、Al、AlCl3 表2 Inconel600（退火）板材化学成分 （Wt%） 元素 C Si Mn P S Ni Cr Cu Ti Fe 标准≤0.15 ≤0.50 ≤1.00 ≤0.015 ≥72.0 14.0-17.0 ≤0.50 ≤.70 6.00-10.00 值 实际0.05 0.17 0.35 0.001 75.8 15.16 0.01 0.13 8.19 值 表3 Inconel600的力学性能

力学性能 屈服强度（Mpa） 抗拉强度（MPa） 延伸率 标准值 240 550 30

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实际值 三、焊接材料的选用

279 667 45 Inconel600的焊接材料的选择首先要保证其熔敷金属的化学成分与母材相当,S、P等杂质元素的含量要控制的很低,使焊缝金属具有相应的性能指标.其次母材厚度为16mm,为了保证焊缝每层的质量,飞溅少,层间易清理等因素,我公司综合上述因素,采用单面U型坡口,焊接方法为GTAW,焊丝为2.5.Inconel82 .焊丝其化学成分和力学性能见表4,表5。 表4 Inconel82焊丝的化学成分 元素 C Cr Ti Si Ni Mn Nb Fe Cu S P 标准≤0.10 18.0-22.0 ≤0.75 ≤0.50 ≥67.0 2.5-3.5 2.0-3.0 ≤3.0 ≤0.50 ≤0.015 ≤0.03 含量(%) 实际0.03 20.05 0.40 0.15 余量 2.92 2.54 1.23 0.035 0.0012 0.005 含量(%) 表5 Inconel82焊丝的力学性能

抗拉强度(MPa) 600.00 屈服强度(MPa) 240.00 延伸率(%) 36 3

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四、焊接工艺评定

在进行焊接工艺评定之前,我查阅了许多相关的资料,选择不同的规范参数匹配,并在试板上进行一系列的焊接工艺试验,通过观察飞溅大小,电弧稳定性,焊接表面的成型,母材的熔合情况,确定焊接电流为160-210(A)电弧电压为16-18(V)电流太小,不仅生产效率低,还容易产生未熔合,气孔等缺陷,电流过大,会引起钨极熔化和蒸发,其微粒有可能进入熔池而造成污染,而且还容易引起烧穿或焊缝下陷,咬边等缺陷.选择合理的焊接规范参数见表6,参照JB4708-2000和GB50236的标准,试板规格500X150X16对接,保护气体为Ar,气体纯度 99.99%焊枪中Ar气流量为14-18L/Min, 尾部Ar气流量为10-12L/Min, 焊缝背面Ar气流量为12-14L/Min,对焊接工艺评定试板进行100%RT无损检测,符合JB/T4730.2—2005的规定,II级合格.然后进行理化解剖和力学性能试验,其结果见表7,表8.力学性能全部满足产品制造的技术条件的要求. 表6 焊接规范参数 焊丝直径（㎜） 极性 电流（A） 电压（V） 焊接速尾部气体背部气体焊枪气体度（㎝流量流量流量/Min） （L/Min） （L/Min） （L/Min） Φ2.5 正极 160-210 16-18 19-20 10-12 12-14 14-18 表7 焊缝接头的化学成分

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元素 C Si Mn P S Ni Cr Nb Ti Fe 1.29 实际0.04 0.22 3.06 0.008 0.003 75.8 19.91 2.49 ＜值 表8 焊缝接头的力学性能

力学性能 结果 侧弯 合格 抗拉强度（MPa） 560 0.001 延伸率 40 图2 GTAW拖罩保护示意图

1---焊枪 2---进气管 3---尾部保护拖罩 4---背面保护拖罩 5---进气管 6---焊件

五、产品焊接

（一）焊接坡口的准备

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/eaid.html