9Ni低温钢的常规焊接工艺

    9Ni钢系低碳马氏体低温钢，具有优良低温韧性和焊接性，工作温度可达- 196℃，是制作超低温液体贮罐的理想用材。表4-21和表4-22为其化学成分和力学性能。

    表4-21    9Ni钢的化学成分（质量分数，%）

    表4-22    9Ni钢的力学性能

   (1)焊接方法选择  焊条电弧焊、气体保护焊和埋弧焊均可使用，以自动钨极气体保护焊为最佳选择。这是因为焊缝低温韧性与其含氧量有很大关系，如使用同质焊丝时只有自动TIG焊方能保持与母材相同水平[w(O2)<50×10-6%]。

   (2)焊接材料选择

   1)焊条电弧焊焊条：可选焊条有镍基和奥氏体焊条两类，各有优缺点。镍基焊条的焊缝低温韧性高，价格也高，且因熔敷金属熔点比母材低100~150℃，易产生未焊透和未熔合；奥氏体焊条的工艺性能优于镍基焊条，价格也低，但有焊缝低温韧性不足之虞。表4-23为常用9Ni钢焊条熔敷金属的类型和成分。

   2) TIG焊焊丝：可选焊丝有Ni11、Ni70Mo18CrW、Inconel 92和ERNiCrFe-6四种，其中仅Ni11为同质焊丝，其余均高镍焊丝。后三种焊丝的熔敷金属低温韧性均高于Ni11，但接头强度则不如Ni11。表4-24为四种焊丝的化学成分。

   3)埋弧焊焊丝-焊剂组合：可选ERNiCrFe-6( Ni67Cr16Mn3Ti) -HJ131或ERNiCrMo-3(Ni58Cr22Mo9W)-HJ131组合，配套焊剂也可用IncoFlux4#（美国牌号）。焊丝的化学成分和熔敷金属力学性能见表4-25~表4-26。

    表4-23    9Ni钢使用焊条熔敷金属的类型和成分

    表4-24    9Ni钢使用的TIG焊焊丝化学成分（质量分数，%）

    表4-25    9Ni钢使用的SAW焊焊丝化学成分（质量分数，%）

    表4-26    9Ni钢使用的SAW焊焊丝熔敷金属的力学性能

   (3)焊接工艺  9Ni钢焊接性良好，在配套焊接材料合适，焊接参数正确的情况下，壁厚50mm以下焊前可不预热。为确保接头的低温韧性，热输入宜控制在10~35kJ/cm。此外在采用镍基焊接材料情况下，有一定热裂倾向，主要发生在焊缝头部和弧坑处。尤其弧坑裂纹在多层焊的根部焊道甚至厚板的前几道焊缝中都有可能发生，故填满弧坑极为重要。如裂纹已经发生，则应采用修磨等手段予以及时清除。

   1)焊条电弧焊：为控制热输入，焊接电流不能过大，焊接速度不能过小。一般以直径小于等于Φ4mm的镍基或奥氏体焊条进行多层多道焊，壁厚小于等于50mm时焊前不预热，否则应预热50~100℃，层温小于100℃，焊后经550~580℃消应力退火处理。

   2) TIG焊：在保证焊透前提下，宜开较小坡口（含坡口角和坡口容积）以减少填充金属量。自动焊还可采用热丝焊以提高熔敷效率。如上所述，如使用同质焊丝Ni11时必须采用自动焊。表4-27为不同板厚冷丝自动TIG焊推荐焊接参数。预热、层温、焊后热处理要求同焊条电弧焊。以此参数焊接的接头力学性能和低温韧性均能达到要求。

    表4-27    9Ni钢冷丝自动TIG焊推荐焊接参数

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