刘大明、李万君、张晓峰、谢元立
中车长春轨道客车股份有限公司 吉林省长春市 130062
摘要：本文主要是针对低温碳钢复合管与Inconel 625合金进行焊接的过程当中， 针对母性的焊接特性，进行分析，使用GTAW作为打底，以及对盖面进行SMAW填充，之后对焊接的工艺进行测评，以及具体分析焊接的结果。而本文则是针对焊接过程的质量控制进行分析，针对GTAW与 SMAW，进行焊接工艺的探索和开发。
关键词：低温碳钢；625合金；异种钢；焊接工艺
本文主要是针对低温碳钢带 Inconel625 合金内衬为母材的复合管线，开展异种钢件的焊接工艺探索。本次研究母管线所选择研究的材质是ASTM A333 Gr.6，管内壁存在着厚度为三毫米的CLAD UNS N06625（Inconel 625）金属层，在其表面有耐蚀合金，此合金是当做防腐的功能。
1 母材焊接性分析
本次选择的低温碳钢是其工作温度为零下50摄氏度，其具体型号是ASTM A333 Gr.6，管内壁存在着厚度为三毫米的CLAD UNS N06625（Inconel 625）金属层。在ASM标准当中，明确对其规定的材料进行了规定，具体见下面表1所示。通过表1可以看出，低温母钢材，同比起镍基层来说，明确存在着较大的化学成分差异。在具体的焊接过程当中，合金元素会从镍基合金向着低温钢材，进行扩散，进一步就会导致镍基层的合金元素，出现稀释的情况，由此也就对其固有材料的内部性能，以及其材料的组织进行了转变。为了能够进一步规避出现镍基层合金元素出现稀释的情况，要采取的焊材是明确为高合金的成分，并将浅熔深焊接手段，作为具体的焊接形式。
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1.1 易氧化
相对于镍基合金易氧化来说，要在焊接的过程中，对气体进行必要的保护，若是在焊接过程当中，存在氧化的情况，将会导致焊接接头其表现出变差的性能。
1.2 熔池金属流动性差
镍基合金焊缝金属流动性，其实是并不理想的，而具体的焊接工艺其应该采取的工艺是摆动工艺，在焊接的过程当中，要尽全力的使用短电弧，如此可以预防在焊接过程当中存在不良的咬边情况。
1.3 热输入
在对镍基合金进行焊接的过程当中，其热输入是明显存在过高的情况，一般其温度区间会设定在480℃到800摄氏度之间，在此温度区间其碳化物会存在合金晶体析出的情况，此种现象被称为敏化现象。因此要采取较低的热输入，作为温度的具体控制区间，以便进行镍基合金的具体焊接。
2 焊接工艺设计
2.1 焊接方法与焊材的选取
通过对焊接性能的分析，最终确定选取GTAW与SMAW先结合的焊接形式，而选用的焊条、焊丝则是ERNiCrMo-3焊丝和ENiCrMo-3焊条，其焊接材料化学成分见下面表2所示。
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2.2 坡口类型及焊前准备
本次研究焊接的母材了选择的尺寸是Φ510×79.9×300 mm，其具体的焊接部位是6G，坡口钝边的区间是1毫米到2毫米，其具体的类型是组合坡口。
2.3 保护气体
在选用GTAW进行焊接的时候，将氩气作为保护气，其具体纯度接近百分之百，其具体流量控制在10 L/min 到25 L/min之间，具体是在焊接之前采用测氧仪，对其具体的氧含量进行检测，而其具体是在含氧量确定不超过500 ppm的时候，才可以进行具体的金属焊接。
2.4 焊件清洁度
在进行镍基合金焊接的准备阶段，首先要保障焊接件其表面的清洁度是更加的理想。同时在焊接之前要采取丙酮，对金属的焊缝两边，以及其具体的坡口和钝边的杂质，进行必要的清除。
2.5 工艺参数
本次研究的所选择的具体工艺参数是详见下表3所示。由于镍基层和母材质存在着较大的膨胀系数。所以要在焊接之前进行必要的预热，而且其预热的温度要设定在接近80℃。在焊接镍基合金层的时候，其热输入一定要控制不能超过1.5 kJ/mm。合金在焊接状态下，其力学性能是能够充分的满足焊接生产的需要，但是其试验管壁的厚度是一定要控制在超过20mm，而为了让焊接残余应力能够减少，需要将焊缝含氢量进行降低，进一步也会让组织更加的均匀，同时也需要对复合管件进行先预热，在进行热处理。
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2.6 焊接控制
具体的焊接控制可以分为五个方面，具体见下面表4所示。
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3 焊接工艺评定试验
3.1 工艺评定试验结果
焊接试验件测试，试验结果见表5。其具体的结果分析：焊接接头的抗拉强度高于标准要求 ；试样侧弯 180°，没有缺陷出现，说明接头塑性良好；低温冲击结果符合要求，证明接头在零下50℃温度下，其韧性更加的良好。
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4 结语
通过以上分析，可得出如下结论:
首先使用此焊接工艺要严格控制温度，其温度应该控制在零下50摄氏度；第二要采取较低的热输入，以及层间温度控制，如此其焊接的韧性是更加的理想，也能够充分的满足焊接的基本需要。
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