钢与镍基耐蚀合金组合的焊接方案优化

钢与镍基耐蚀合金组合的异种金属焊接，常常是以下几种组合：

1）低碳钢与工业纯镍。

2）奥氏体型不锈钢与工业纯镍。

3）低碳钢与镍基耐蚀合金。

4）奥氏体型不锈钢与镍基耐蚀合金。

图3-26 镍中间层厚度对接头性能的影响(www.xing528.com)

低碳钢可以是Q235（GB/T700—2000中的普通碳素结构钢），也可以是20钢（优质碳素结构钢），但都属于低碳结构钢，即低碳钢。工业纯镍可以是N6，属于加工镍，即工业纯锻造镍，也可以是Ni200、Ni201（美国使用牌号，UNS编号分别为N02200及N02201），国家镍基耐蚀合金新标准（GB/T 15007—2008）中却未列入工业纯镍，但五金镍材市场却到处推出N2、N4、N6等，按1985年旧标准编号的工业纯镍广告。美国则视工业纯镍为低合金元素的耐蚀合金。因此至今的文献资料中对工业纯镍仍然大部分采用美国牌号Ni200、Ni201或N6等。无论N6还是200或201，其镍的质量分数都在99.5%以上，化学成分、物理性能及力学性能略有差别，但对碱性海水和几种酸的耐蚀性的质量分数以及对几种焊接方法的适应性却是相同的。

工业纯镍200或201或N6，力学性能良好，尤其塑性和韧性优良。在镍基耐蚀合金族群中，其焊接性等诸多金属行为相当于低碳钢，自然与真正低碳钢组合接头的焊接性应是良好的，可以适应几乎所有焊接方法（如熔焊、压焊及钎焊）。低碳钢也可视为铁的质量分数在99%以上的工业纯铁。

固溶强化型镍基耐蚀合金的电弧焊，有专用镍基耐蚀合金焊条（GB/T 13814—1992和ISO 14172：2003），有专用焊丝（GB/T 15620—2008及ISO18274：2004），有专用埋弧焊焊剂（ISO14174：2004），因此镍基耐蚀合金对电弧焊方法适应性极强。而镍基高温合金却没有专用焊条及专用焊剂，不能进行焊条电弧焊及埋弧焊。所以作为镍基合金，大多数镍基耐蚀合金的焊接性优于镍基高温合金，钢与镍基合金组合电弧焊也应如此。

镍基耐蚀合金中工业纯镍与镍-铜合金（Ni-Cu系合金，即蒙乃尔合金），焊接性相似，和任何钢（如Q235、20、12Cr18Ni9等）的组合焊接性良好。其他镍基耐蚀合金的焊接性和铁基耐蚀合金（奥氏体不锈钢可视为铁基耐蚀合金）都是奥氏体组织，固态没有相变，与钢组合的异种金属焊接性也没有难度。关键是焊前焊件清理和选择合适的焊接材料（如焊丝、焊条、焊剂和保护气体等），以及采用较小的热输入。

镍基耐蚀合金大多数是固溶强化型，只有少数属于时效强化（沉淀强化）型，牌号的第一个数字是奇数，如工业纯镍300、301、镍铜系蒙乃尔K502、K500、镍-铬_-铁的因康涅718、X-750、镍-铬-钼的哈斯特洛伊N等属于时效强化型。固溶强化型合金对各种焊电弧方法都具备适应性，而时效强化型耐蚀合金只能采用小热输入的TIG焊接方法。自然，钢和时效强化型耐蚀合金组合的异种金属焊接也只能采用TIG焊，这一点与镍基高温合金的情况是一样的。

[1]1马赫=341m/s