关键性能与效率差异
焊接效率:手工电弧焊电流小(通常 50-300A),单道焊透厚度≤5mm,效率低;埋弧焊电流大(300-1000A),单道焊透厚度可达 20mm,效率是手工焊的 5-10 倍。
焊缝质量:手工电弧焊受人为操作影响大,焊缝成形一致性一般,易出现飞溅、夹渣;埋弧焊自动化控制,焊缝成形均匀、缺陷少,力学性能更稳定。
操作难度:手工电弧焊对焊工技能要求高,需控制运条速度、角度和电弧长度;埋弧焊只需设定参数,操作门槛低,人为误差小。
适用场景差异
工件与焊缝:手工电弧焊适合短焊缝、复杂形状、狭小空间焊接,对接头形式兼容性高;埋弧焊主打中厚板(≥6mm)的长直焊缝(纵缝、环缝),不适合曲面或短焊缝。
施工环境:手工电弧焊设备便携,适配现场施工、野外维修或零散作业;埋弧焊更适合车间批量生产,对施工场地要求较高。
母材与产量:手工电弧焊适用于小批量、多品种工件,可焊接碳钢、低合金钢等;埋弧焊适合大批量标准化生产,侧重中厚板结构件(如压力容器、钢结构)。
成本与后续处理差异
综合成本:手工电弧焊设备投入低,但人工成本高、效率低;埋弧焊设备投入高,但若批量生产,单位焊缝成本更低(省人工、材料损耗小)。
焊后处理:手工电弧焊飞溅多、焊渣厚,需额外清理;埋弧焊飞溅少、熔渣易剥离,后续处理更简便。
镍基合金焊接加工的核心是应对高温强度保持、耐蚀性要求及焊接热裂纹敏感性,需严格控制焊接材料匹配和热输入,以维持其在高温、腐蚀环境下的核心性能。
核心技术难点
高温脆性相析出:焊接热循环易促使晶界生成 Laves 相、σ 相、碳化物等脆性相,导致焊缝及热影响区(HAZ)韧性下降。
热裂纹敏感:镍基合金(尤其是含 Nb、Ti 的合金)凝固时易因低熔点共晶物(如 NbC-Ni₃Nb)形成晶间液膜,产生凝固裂纹;部分合金(如 Inconel 600)还易出现液化裂纹。
耐蚀性保持:焊接过程中合金元素(Cr、Mo、Nb 等)烧损或偏析,会降低焊缝在酸、碱、高温氧化环境中的耐蚀性。
常用焊接方法及适用场景
TIG 焊(钨极氩弧焊)常用方法,适合薄板(≤5mm)及精密构件(如化工设备衬里、航空发动机燃烧室),热输入易控制,焊缝成形好。需用高纯氩(纯度≥99.99%)保护,必要时加背面保护。
MIG 焊(熔化极氩弧焊)效率高于 TIG 焊,适合中厚板(5-20mm)批量焊接(如压力容器简体、热交换器管板),采用药芯焊丝或实芯焊丝配合 Ar+He 混合气体(增强熔深)。
埋弧焊(SAW)适合厚板(≥10mm)长直焊缝(如管道、反应器壳体),需匹配低硅、低硫焊剂(如 HJ260),避免增硅导致热裂纹。
电子束焊 / 激光焊热输入极小,适合薄壁高精密构件(如核工业部件),可减少脆性相析出,但设备成本高,对装配精度要求严苛。
关键工艺要点
焊接材料匹配:优先选用同质焊丝(如 Inconel 625 用 ERNiCrMo-3,Hastelloy C276 用 ERNiCrMo-4),确保合金元素(尤其是 Cr、Mo、Nb)含量与母材相当;异种镍基合金焊接需选择中间成分焊丝,避免脆化相。
热裂纹预防:
控制热输入:采用小电流、高焊速(如 1mm 厚 Inconel 600 TIG 焊电流 80-100A,速度 10-15cm/min),减少熔池过热。
降低拘束度:避免刚性固定,采用分段退焊法减少焊接应力。
焊丝微合金化:部分焊丝添加少量 B、Zr 细化晶粒,抑制晶间液膜。
焊后处理:
固溶处理:对时效强化型镍基合金(如 Inconel 718),焊后需经 980-1060℃固溶 + 时效,溶解脆性相,恢复力学性能。
酸洗钝化:用硝酸 + 氢氟酸混合溶液处理焊缝,去除氧化皮,恢复耐蚀性(尤其对化工用镍基合金)。
焊前准备:用不锈钢丝刷或机械打磨去除表面氧化皮、油污,禁止用碳钢工具清理(避免 Fe 污染导致耐蚀性下降);焊丝需经 200-300℃烘干 1h,去除水分。

