蒙奈尔合金管道结构的焊接方案

蒙乃尔又称铜镍合金，是一种以金属镍为基体添加铜、铁、锰等其它元素而成的合金。蒙乃尔400合金的组织为高强度的单相固溶体，单相奥氏体组织 ，它是一种用量最大、用途最广、综合性能极佳的耐蚀合金。

此合金在氢氟酸和氟气介质中具有优异的耐蚀性，对热浓碱液也有优良的耐蚀性。同时还耐中性溶液、水、海水、大气、有机化合物等的腐蚀。该合金的一个重要特征是一般不产生应力腐蚀裂纹，切削性能良好。该合金主要用于阀杆、泵轴和叶轮、输送器刮刀、油井钻环、弹性部件、阀垫等。

NI-CU （蒙乃尔）合金管道结构的焊接

某厂500#管体为NI-CU合金管道结构，管道内通烷基苯，NI-CU合金管道材料采用西

班牙TR公司提供的MONEL400合金（化学成分见表1），规格为φ168MM*8MM，退火状态供货，强度σb为485MPa。该工程要求焊后的焊接接头性能符合美国ASME标准。

表1 monel400合金化学成分（%）

C	Si	Mn	S	P	Cu	Ni	Al	Fe
0.020	0.05	1.18	≤0.005	≤0.005	32.78	64.45	0.005	1.51

 

二、 焊接工艺过程

管道结构的焊接采用了V型坡口,坡口角度60度,钝边1mm,根部间隙2mm。焊接顺序

为TLG焊打底，手弧焊焊接第二层及盖面层。

氩弧焊打底焊丝采用φ1.6ER-Ni-Cu-7(monel60),焊条采用φ3.2 E-Ni-Cu-7(monel90),其熔敷金属的化学成分如表2所示。

表2 熔敷金属的化学成分（%）

焊接材料	C	Si	Mn	S	P
ER-Ni-Cu-7	0.07	0.89	2.06	0.002	0.004
E-Ni-Cu-7	0.10	0.86	1.96	0.003	0.004
焊接材料	Al	Ti	Cu	Ni	Fe
ER-Ni-Cu-7	0.14	2.09	29.10	64.99	余量
E-Ni-Cu-7	0.23	0.83	30.63	65.03	余量

用丙酮清洗焊丝表面、焊件坡口及其附近区域，确保表面无污物存在。

采用正接TIG焊，钨极直径3~5mm,喷嘴直径12~14mm,氩气纯度为99.99%。焊接规范如表3所示。

表3 焊接规范参数

焊接 方法	焊接 层次	焊接电流 （A）	焊接速度 （cm/min）	电弧电压 （V）	氩气流量 （L/min）
TIG 焊接	打底层	90~120	14~16	16~18	10~12
手弧焊	第二层	100~130	14~16	22~24	-
手弧焊	盖面层	110~130	16~18	22~24	-

焊前，焊条应严格烘干，烘干温度为300~400℃，保温1小时。手工电弧焊时采用反接法。

TIG焊打底时，为保证根部质量，应特别注意焊接过程中对焊接速度的控制，还应注意焊枪和焊丝给进时机和给进速度的控制。

焊接时喷嘴应贴近坡口，并稍作横向摆动，以保证坡口两边的母材金属的充分熔合。为保证焊接过程中电弧的稳定，应注意钨极的对中和端部的尖度。施焊过程中应注意将熔合比控制在50%以下，焊道以窄为最佳。

手工电弧焊时，尽量以短弧操作，为保证母材金属的熔合，焊条应稍作横向摆动。在仰焊部位应尽量减小熔池的体积，以保证良好的焊缝成形和焊接过程的顺利进行。

Monel400合金的收缩率很大，焊缝与热影响区极易出现裂纹，特别是打底焊缝。为此，

对焊接过程中的层间温度进行了控制。当打底焊缝的温度降至100~150度时，焊接第二层焊缝；第二层焊缝的温度降至100度左右时，焊接盖面焊缝。在有条件的情况下，盖面焊缝最好采取缓冷措施。

三、 试验结果及分析

焊后对焊接接头进行了宏观检验，X射线检验，机械性能试验，冷弯试验、晶间腐蚀性

能试验，并利用电子显微镜对焊接接头的金相组织进行了分析。X射线检验结果如表4所示，结果满足美国ASME标准。

焊接接头力学性能试验结果σb1=496Mpa, σb2=489Mpa,断口均处在母材上，结果满足

ASME标准。

表4焊接接头X射线检验结果

试件编号	缺陷情况	结果	备注
1	气孔3个	II级	执行 标准 ASME
1~2	无	I级
6	一个φ2点渣	II级

为了考核焊接接头的耐腐蚀性能，对焊接接头进行了晶间腐蚀试验。

试验结果：1号试件，执行GB1223-75标准，试验方法为T法，检验方法为弯曲试验，检验结果无晶间腐蚀裂纹，合格。

金相组织分析结果，焊缝金属为单相的γ相。采用上述的焊接工艺，获得的monel400

合金管道结构的焊接接头金属性能完全满足美国ASME标准。

【欢迎加入】