氫在焊接過程中主要以原子或離子形式溶解于高溫金屬中,冷卻后可能聚集形成氫氣泡,導(dǎo)致氫脆或裂紋。鎳基合金管焊接過程的氫來源和材料特性、焊接工藝、環(huán)境因素有關(guān)。
焊接材料是氫的主要來源之一。
焊條藥皮、焊劑中的水分及有機物在高溫下分解會釋放大量氫原子。例如,未烘干的焊條在施焊時,水蒸氣分解可直接向熔池注入氫。此外,母材坡口表面的鐵銹(含結(jié)晶水)、油污等雜質(zhì)在電弧高溫下也會分解產(chǎn)氫。環(huán)境中的水蒸氣同樣不可忽視,尤其在濕度較高的條件下,電弧周圍空氣中的水分可能被電離并進入焊縫。
在氣體保護焊(如TIG、MIG)中,保護氣體的純度直接影響氫含量。
若CO?氣體含有水分,焊接時會分解為氫和氧。值得注意的是,TIG焊接鎳基合金時,常人為添加2%-5%的氫氣至氬氣中,以改善電弧穩(wěn)定性和熔池流動性。這部分氫雖為工藝所需,但若控制不當(dāng)可能增加焊縫氫含量。此外,氬氫混合氣中的氫在高溫下可能部分殘留在焊縫中,成為潛在氫源。
鎳基合金因其高鎳含量(通?!?8%)和致密奧氏體結(jié)構(gòu),對氫有較強的吸收能力。
氫原子在高溫下易擴散至晶格間隙,冷卻時因溶解度降低而析出,聚集于晶界或缺陷處形成氫分子,導(dǎo)致局部應(yīng)力集中。某些特種鎳基合金(如N10002)通過添加鉬、釩等元素,可抑制氫擴散并減少氫脆風(fēng)險,但普通鎳基合金仍需嚴格管控氫輸入。
焊接后,氫在鎳基合金中的擴散行為尤為活躍。
由于鎳基合金熱膨脹系數(shù)高,冷卻時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力會加速氫向薄弱區(qū)域遷移,可能引發(fā)延遲氫致裂紋??刂茪浜康年P(guān)鍵措施包括:烘干焊接材料、清理工件表面、使用高純度保護氣體,以及必要時采用后熱處理(如消氫處理)以驅(qū)散殘留氫。然而,氬氫混合氣的工藝需求與低氫目標(biāo)存在矛盾,需通過精確調(diào)控氫比例平衡性能與風(fēng)險。
鎳基合金管焊接中的氫來源多元且復(fù)雜,需從材料、工藝、環(huán)境三個方面協(xié)同管控,以保障焊接接頭的可靠性!
華田特材
HUATIAN SPECIAL MATERIALS
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