鎳及鎳合金焊接常見的問題

鎳是一種基本金屬，是面心立方，從熔點到室溫冷卻時不產生相變，這點類似于不銹鋼。鎳及其合金無法因淬火而硬化，所以冷卻速度并不非常重要，并且假如環境溫度高于5℃則很少需要進行預熱。

鎳及其合金應用范圍非常廣泛，從高溫氧化和耐蠕變性到腐蝕性腐蝕性環境以及低溫低溫應用。鎳可用純金屬的形式使用，但是更多的是和其他元素結合以產生合金族，即固溶強化合金和沉淀硬化合金。

所有傳統的焊接工藝均可以用來焊接鎳及其合金，并且可以使用匹配的焊接材料。如上所述，鎳及其合金在許多方面與奧氏體不銹鋼相似，焊接工藝也是類似。不過因為鎳的熱膨脹系數小于不銹鋼，所以其變形和變形控制措施與碳鋼相似。

鎳合金*嚴重的開裂問題是在焊縫金屬中或靠近熱影響區熔合線處的熱裂紋，后者更為頻繁。這個問題的主要因素是硫，但磷、鉛、鉍與硼也會影響。焊接金屬和熱影響區開裂通常是由于清潔不足而留下的油脂，油污等污染的結果，引起問題的母體或焊接填充金屬中過量的硫是罕見事件。在焊接之前，需要加工或強力的不銹鋼絲刷，然后用合適的溶劑進行徹底的脫脂，在約8小時內進行焊接，以降低污染風險。任何熱處理必須使用無硫燃料或使用電爐進行。已經投入使用且需要焊接修理的部件可能需要在脫脂之前進行研磨或機械加工，以去除已經嵌入焊縫修復區域內或附近的任何污染物。請記住，如果在脫脂操作之后或在焊接過程中進行機械刷絲，則來自氣動工具的壓縮空氣同時含有濕氣和油，因此清潔過的表面可能會被重新污染。

鎳合金的另一個特點是滲透量少于碳鋼或不銹鋼。增加焊接電流不會增加穿透力。這意味著單面全熔透焊縫的根面厚度應小于不銹鋼。建議零間隙TIG對接焊縫的根面厚度不應大于1.5mm。可拆卸的背襯條對于控制根珠形狀非常有用。這些可以由銅，不銹鋼或鎳合金制成。應避免使用碳鋼或低合金鋼背襯條。

盡管鎳及其合金的可焊性通常良好，但其成分，冶金結構及其熱處理和/或使用歷史都會影響其對焊接的響應。鍛造細粒組件比鑄件具有更好的可焊性，因為它們通常具有顯著的偏析量。粗晶粒可能導致熱影響區的微裂紋，因此*好避免高熱輸入。所有合金在退火或固溶處理條件下焊接效果*好，這特別適用于沉淀硬化合金如鉻鎳鐵合金718。

在鎳合金中孔隙率也可能成為一個問題，主要原因是氮。只有0.025%的氮氣會在凝固的焊縫金屬中形成孔隙。相當輕的氣流能夠破壞氣體屏蔽，并且會造成大氣污染，導致氣孔。必須小心確保焊接區域得到充分保護，這在現場焊接應用中尤其重要。使用氣體保護過程，氣體純度和氣體保護罩的效率必須盡可能好。應定期檢查氣體軟管是否有損壞和泄漏，并采用TIG工藝，盡可能使用陶瓷罩，并與氣體透鏡一起使用。當放置TIG根部通道時，根部的氣體凈化是必不可少的。

已經發現添加到氬氣保護氣中的少量氫（高達10%）可以減少上述問題。當MMA焊接時，起始和完成孔隙率是一個問題。焊接開始時應在回弧位置焊接回來，重新熔化由于在焊接開始時由于**氣體屏蔽而形成的任何孔隙。在焊接端也需要注意，弧長減小，行程速度略微增加，以減小焊接池尺寸。

當氧氣與熔池中的碳結合形成一氧化碳時，在某些情況下，氧氣也是造成孔隙的原因。消耗品制造商通常通過確保充足的脫氧劑（主要是錳，鋁和鈦）存在于填充金屬中來克服這個問題。

經常遇到的鎳合金的一個特征是在熔池的表面上形成粘性和粘性浮渣。這通常難以消除，并可能導致夾雜物。使用鋼絲刷往往不足以去除這一層，隨后還需要磨削焊接表面。

除了這種表面膜之外，熔池也是低速的，不像碳鋼或不銹鋼那樣自由流動。除非焊工操縱焊接池以避免這種缺陷，否則這可能會導致一個塊狀的，非常凸起的焊縫和較差的焊趾混合。盡管可以使用桁條，但是稍微編織以幫助焊接金屬潤濕制劑的側壁是有益的。另外，焊縫準備必須足夠寬，以使焊工能夠控制和指導焊池，對于V型對接焊縫，建議使用70-80°的夾角。

所有準備夾角為30-40°都是可以接受的，盡管加工成本比V型制品貴，但整體上可能會更便宜，因為所需填充焊絲的數量可以根據材料厚度而降低。在TIG焊接中向保護氣體（氬氣中高達10%H）添加氫氣也被發現有利于降低焊接表面張力。