氣體保護電弧焊加工典型應用場景
汽車制造:車身框架、零部件焊接(多采用 MIG/MAG 焊)。
航空航天:鋁合金、鈦合金精密部件焊接(以 TIG 焊為主)。
機械加工:不銹鋼設備、管道、壓力容器焊接。
建筑與基建:鋼結構廠房、橋梁的中厚板拼接。
關鍵性能與效率差異
焊接效率:手工電弧焊電流?。ㄍǔ?50-300A),單道焊透厚度≤5mm,效率低;埋弧焊電流大(300-1000A),單道焊透厚度可達 20mm,效率是手工焊的 5-10 倍。
焊縫質量:手工電弧焊受人為操作影響大,焊縫成形一致性一般,易出現(xiàn)飛濺、夾渣;埋弧焊自動化控制,焊縫成形均勻、缺陷少,力學性能更穩(wěn)定。
操作難度:手工電弧焊對焊工技能要求高,需控制運條速度、角度和電弧長度;埋弧焊只需設定參數(shù),操作門檻低,人為誤差小。
適用場景差異
工件與焊縫:手工電弧焊適合短焊縫、復雜形狀、狹小空間焊接,對接頭形式兼容性高;埋弧焊主打中厚板(≥6mm)的長直焊縫(縱縫、環(huán)縫),不適合曲面或短焊縫。
施工環(huán)境:手工電弧焊設備便攜,適配現(xiàn)場施工、野外維修或零散作業(yè);埋弧焊更適合車間批量生產(chǎn),對施工場地要求較高。
母材與產(chǎn)量:手工電弧焊適用于小批量、多品種工件,可焊接碳鋼、低合金鋼等;埋弧焊適合大批量標準化生產(chǎn),側重中厚板結構件(如壓力容器、鋼結構)。
鎳基合金焊接加工的核心是應對高溫強度保持、耐蝕性要求及焊接熱裂紋敏感性,需嚴格控制焊接材料匹配和熱輸入,以維持其在高溫、腐蝕環(huán)境下的核心性能。
核心技術難點
高溫脆性相析出:焊接熱循環(huán)易促使晶界生成 Laves 相、σ 相、碳化物等脆性相,導致焊縫及熱影響區(qū)(HAZ)韌性下降。
熱裂紋敏感:鎳基合金(尤其是含 Nb、Ti 的合金)凝固時易因低熔點共晶物(如 NbC-Ni?Nb)形成晶間液膜,產(chǎn)生凝固裂紋;部分合金(如 Inconel 600)還易出現(xiàn)液化裂紋。
耐蝕性保持:焊接過程中合金元素(Cr、Mo、Nb 等)燒損或偏析,會降低焊縫在酸、堿、高溫氧化環(huán)境中的耐蝕性。
常用焊接方法及適用場景
TIG 焊(鎢極氬弧焊)最常用方法,適合薄板(≤5mm)及精密構件(如化工設備襯里、航空發(fā)動機燃燒室),熱輸入易控制,焊縫成形好。需用高純氬(純度≥99.99%)保護,必要時加背面保護。
MIG 焊(熔化極氬弧焊)效率高于 TIG 焊,適合中厚板(5-20mm)批量焊接(如壓力容器簡體、熱交換器管板),采用藥芯焊絲或實芯焊絲配合 Ar+He 混合氣體(增強熔深)。
埋弧焊(SAW)適合厚板(≥10mm)長直焊縫(如管道、反應器殼體),需匹配低硅、低硫焊劑(如 HJ260),避免增硅導致熱裂紋。
電子束焊 / 激光焊熱輸入極小,適合薄壁高精密構件(如核工業(yè)部件),可減少脆性相析出,但設備成本高,對裝配精度要求嚴苛。
關鍵工藝要點
焊接材料匹配:優(yōu)先選用同質焊絲(如 Inconel 625 用 ERNiCrMo-3,Hastelloy C276 用 ERNiCrMo-4),確保合金元素(尤其是 Cr、Mo、Nb)含量與母材相當;異種鎳基合金焊接需選擇中間成分焊絲,避免脆化相。
熱裂紋預防:
控制熱輸入:采用小電流、高焊速(如 1mm 厚 Inconel 600 TIG 焊電流 80-100A,速度 10-15cm/min),減少熔池過熱。
降低拘束度:避免剛性固定,采用分段退焊法減少焊接應力。
焊絲微合金化:部分焊絲添加少量 B、Zr 細化晶粒,抑制晶間液膜。
焊后處理:
固溶處理:對時效強化型鎳基合金(如 Inconel 718),焊后需經(jīng) 980-1060℃固溶 + 時效,溶解脆性相,恢復力學性能。
酸洗鈍化:用硝酸 + 氫氟酸混合溶液處理焊縫,去除氧化皮,恢復耐蝕性(尤其對化工用鎳基合金)。
焊前準備:用不銹鋼絲刷或機械打磨去除表面氧化皮、油污,禁止用碳鋼工具清理(避免 Fe 污染導致耐蝕性下降);焊絲需經(jīng) 200-300℃烘干 1h,去除水分。
