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1、使用镍基焊材的高效焊接 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望铸铁焊接也可以铸铁焊接也可以高效吗？高效吗？High Efficiency Cast Iron Welding?以前的铸铁焊接技术以前的铸铁焊接技术Previous Cast Iron Welding Techniques铸铁冶炼技术的进步改善了这种材料的可焊性铸铁冶炼技术的进步改善了这种材料的可焊性Advances in Cast Iron Metallurgy Improving the W
2、eldability以前铸铁材料的等级以前铸铁材料的等级 Previous Cast Iron Material Grades可锻铸铁 Malleable Iron灰口铸铁或片状碳素铸铁Gray Cast Iron or Flake Graphite Cast Iron白口铸铁 White Cast Iron新型铸铁新型铸铁 Newer Grades of Cast Iron塑性铁铸铁或球墨铸铁*Ductile Iron Cast Iron or Nodular Cast Iron高硅钼塑性铸铁 Silicon Molybdenum Ductile Irons国际镍公司（国际镍公司（INCO）
3、49年专利年专利 Intl Nickel Company(INCO)1949 PatentSMC国际超合金公司是以前国际超合金公司是以前INCO公司的一个分部公司的一个分部Special Metals was formerly an INCO Company 球墨铸铁（在铁素体片中的球状碳素）球墨铸铁（在铁素体片中的球状碳素）Nodular Cast Iron(Spheroidal Graphite in a Ferritic Matrix)铸铁焊材的演变与发展铸铁焊材的演变与发展Evolution of the Cast Iron Consumable氧氧/乙炔焊材：乙炔焊材：Oxyacet
4、ylene Welding Consumables-铜基钎焊材料铜基钎焊材料 Copper Based Brazing Consumables手工电弧焊（手工电弧焊（MMA）Manual Metal Arc(MMA)-含重量百分比为含重量百分比为95%镍的焊条镍的焊条NI-ROD99 95 wt%Nickel Covered Electrodes“NI-ROD 99”药芯焊丝的焊接药芯焊丝的焊接 Flux Cored Arc Welding(FCAW)埋弧焊（埋弧焊（SAW）Submerged Arc Welding(SAW)-含重量百分比含重量百分比5%-55%镍，其余部分为铁的焊条镍，其余
5、部分为铁的焊条NI-ROD FC 55 50 to 55 wt%Nickel balance Iron“NI-ROD FC 55”气体保护焊气体保护焊 Gas Metal Arc Welding(GMAW)-含重量百分比为含重量百分比为44%镍，其余部分为铁的镍，其余部分为铁的NI-ROD 44和和44HT 44 wt%Nickel balance Iron“NI-ROD 44&44HT”铸铁产品铸铁产品 CAST IRON PRODUCTS一般化学成分（按重量百分比计算）一般化学成分（按重量百分比计算）NOMINAL CHEMICAL COMPOSITION(wt%)用比重百分比为用比重百分
6、比为44%的镍焊材进行全自动焊接的镍焊材进行全自动焊接Fully Automated Welding with 44 wt%Nickel GMAW Consumables汽车排气系统的应用汽车排气系统的应用Automotive Exhaust Applications汽车排气系统的应用汽车排气系统的应用Automotive Exhaust Applications汽车排气系统的应用汽车排气系统的应用Automotive Exhaust Applications其他全自动和半自动铸铁焊接的应用其他全自动和半自动铸铁焊接的应用 Other Automated&Semi-Automated Cast
7、 Iron WeldingApplications排水管道环型锁紧接头排水管道环型锁紧接头 Sewer Pipe Locking Collar Tabs驱动轮道支架的装配驱动轮道支架的装配 Drive Train to Yoke Assemblies糖鼓的堆焊层糖鼓的堆焊层 Sugar Drum Overlays起重机的提升鼓起重机的提升鼓 Crane Hoist Drums铸铁管和管板（法兰板）的焊接铸铁管和管板（法兰板）的焊接 Cast Iron Pipe to Flange Welds电站锅炉电站锅炉“水冷壁水冷壁”的堆焊的堆焊Power Boiler“Water-Wall”Overla
8、ys循环流动床锅炉用循环流动床锅炉用INCONEL FM 625Recirculating Fluidised Bed Boilers INCONEL FM 625垃圾焚烧炉用的垃圾焚烧炉用的INCONEL FM 72，52,53MD,625和和622填充填充金属金属 Waste to Energy Boilers INCONEL FM 72,52,53MD,625 and 622 Filler Metals燃煤低氮氧化物锅炉用的燃煤低氮氧化物锅炉用的INCONEL FM 622 Coal Fired Low NOx Boilers INCONEL FM 622燃烧高效锅炉燃烧高效锅炉Coal
9、-Fired Utility Boiler燃烧区燃烧区烟气排出烟气排出625合金气体保护弧合金气体保护弧焊焊接复合锅炉管焊焊接复合锅炉管（横截面图）（横截面图）自动自动“沃尔特壁沃尔特壁”堆焊工艺堆焊工艺Automated Walter-Wall Overlay Process典型的典型的“水冷壁水冷壁”堆焊堆焊Typical Water-Wall Overlay形成一致且稳定的焊弧所需焊丝（盘状焊丝）的关键性能形成一致且稳定的焊弧所需焊丝（盘状焊丝）的关键性能 Key Wire Properties for Consistent and Stable Welding Arc(Spooled
10、Wire)良好的屈服和拉伸性能良好的屈服和拉伸性能 Optimized Yield&Tensile Properties浇铸并形成螺旋状浇铸并形成螺旋状 Cast&Helix清洁（内部和外部）清洁（内部和外部）Cleanliness(External&Internal)表面粗糙度或摩擦力，这会影响焊丝进入表面粗糙度或摩擦力，这会影响焊丝进入送线管和焊炬内腔的能力。送线管和焊炬内腔的能力。Surface Roughness or Friction which affects the ability of the wire to be fed through the cable and torch
11、 liners.残余元素控制（关键！）残余元素控制（关键！）Residual Elements Control(KEY!)镍基焊接消耗材料堆焊的化学分析（重量百分比）镍基焊接消耗材料堆焊的化学分析（重量百分比）Chemical Analysis(Wt%)of Overlay Nickel Based Consumables腐蚀速率的比较腐蚀速率的比较Corrosion Rate Measurements550oC烟灰中的含量烟灰中的含量Ash Content20.0%氯化锌氯化锌 ZnCl240.9%氯化铅氯化铅 PbCl2 21.9%氯化钾氯化钾 KCl 17.2%氯化钠氯化钠 NaClNe
12、t 41.7%铬铬 Cl-样品暴露在氮气样品暴露在氮气+10%氧气氧气+10%二氧化碳二氧化碳+20%水水+1500ppm氯化氯化氢氢+300ppm二氧化硫共二氧化硫共336小时小时Exposure for 336 Hours in N2-10%O2-10%CO2-20%H2O-1500ppm HCl-300 ppm SO2烟气脱硫烟气脱硫 Flue Gas De-Sulphurization（气体洗涤设备）气体洗涤设备）(Gas Scrubbing Equipment)典型的烟气流程典型的烟气流程 Typical Flue Gas Schematic 烟气烟气湿石灰石洗涤湿石灰石洗涤商业级石
13、膏商业级石膏补水补水增压器增压器过滤设备过滤设备储罐储罐石膏石膏回收水箱回收水箱废水处理废水处理空气空气带烟气处理设备的电厂带烟气处理设备的电厂Power Plant with Flue Gas Equipment 早期的尝试早期的尝试 Early Attempts 使用非金属衬里使用非金属衬里 Using Non-Metallic Linings橡胶衬里粘贴性较差，同时橡胶衬里粘贴性较差，同时在维修钢结构时易燃在维修钢结构时易燃 Rubber Linings Lacked Adhesion and were Flammable During Repair of the Structural
14、Steel丙烯酸基涂料由于粘贴力差丙烯酸基涂料由于粘贴力差以及与钢的热膨胀系数不同以及与钢的热膨胀系数不同而逐渐被淘汰而逐渐被淘汰 Acrylic Based Coating Eventually Failed by Poor Adhesion&Differences in Coefficient of Expansion Properties of the Steel 目前使用的复合金属做衬里目前使用的复合金属做衬里Current Methods of Cladding Metallic Linings在维修结构钢时没有可燃物质在维修结构钢时没有可燃物质 No Flammable Issue
15、s When Repairing Structural Steel.高效的气保焊和钨极氩弧焊以及高效的气保焊和钨极氩弧焊以及新开发的材料使得在新开发的材料使得在FGD安装和安装和更新中使用镍基合金更符合经济更新中使用镍基合金更符合经济原则原则 Highly Efficient Metallic Lining Methods GMAW>AW with Materials that have been Developed which Provide Improved Cost Effectiveness of Nickel Alloys for FGD installations and re
16、trofits.原子能工业原子能工业 Nuclear Power IndustryINCONEL FM 82INCONEL WE 182INCONEL FM 52INCONEL WE 152INCONEL FM 52MINCONEL WE 152M新产品的发展过程新产品的发展过程Progression of Product Innovation从上世纪从上世纪50年代到年代到80年代，使用年代，使用INCONEL 600&600T的的合金材料以及合金材料以及INCONEL 82填充金属和填充金属和182焊条。焊条。1950s 1980s INCONEL 600&600T as well as
17、INCONEL Filler Metal 82&Welding Electrode 18270年代末发现了晶间应力腐蚀开裂的问题，以及开始研年代末发现了晶间应力腐蚀开裂的问题，以及开始研究解决的方案。究解决的方案。Late 1970s intergranular stress-corrosion-cracking(IGSCC)was encountered&researched.Corriean,Briant&Hall,EPRI开始研究铬和防开裂能力之开始研究铬和防开裂能力之间的关系。间的关系。Corrieau,Briant&Hall,EPRI researched the relations
18、hip of chromium vs.cracking resistance.SMC公司用含公司用含30%铬的合金来解决应力开裂的难题铬的合金来解决应力开裂的难题Special Metals Solves the Stress Corrosion Cracking with 30%Cr Alloys含含30%铬的铬的INCONEL690合金被推向市场合金被推向市场 INCONEL alloy 690 with 30%Chromium was introduced.90年代年代SMC公司开始推广公司开始推广INCONEL52填充金属和152焊条 1990s Special Metals Weld
19、ing Products Company introduced INCONEL Filler Metal 52 and Welding Electrode 15290年代末期，美国海军研究小组在使用年代末期，美国海军研究小组在使用30%铬焊铬焊丝时发现不寻常的固态开裂丝时发现不寻常的固态开裂 Late 1990s USA Naval research team discovered unusual solid-state cracking with 30%Cr welding wire.（“冷开裂冷开裂”或者或者“延展性下跌开裂延展性下跌开裂”）(“cold cracking”or ducti
20、lity dip cracking)最新发展出一种能具有更强大防开裂能力的含最新发展出一种能具有更强大防开裂能力的含30%铬的焊接材料。铬的焊接材料。Newly Developed More Crack Resistant 30%Chromium Welding Products可以用于钨极氩弧焊，气保焊和埋弧焊工艺可以用于钨极氩弧焊，气保焊和埋弧焊工艺的的INCONEL 52M 填充金属填充金属 INCONEL Filler Metal 52M for GTAW,GMAW,and SAW processes可用于手工弧焊的可用于手工弧焊的INCONEL 152M 焊条焊条 INCONEL W
21、elding Electrode 152M for MMA WeldingSMC公司最新改进的公司最新改进的30%铬焊丝的优点铬焊丝的优点Benefits of the New Modified 30%Cr Special Metals Welding Products从根本上增强了防止冷开裂或延展性下跌引来从根本上增强了防止冷开裂或延展性下跌引来的开裂的开裂 Substantially more resistance to cold cracking or DDC具有更强的防止根部开裂的能力具有更强的防止根部开裂的能力 Much more resistant to root cracking
22、超卓的防止热（固化）开裂的能力超卓的防止热（固化）开裂的能力 Excellent hot(solidification)cracking resistance极大的减少了漂移物，掺杂物，和产生裂隙的极大的减少了漂移物，掺杂物，和产生裂隙的情形。情形。Significantly reduced“floaters”,inclusions,&porosity.在油、气工业中的应用在油、气工业中的应用Oil&Gas Industry Applications潜水球阀潜水球阀 Subsea Ball Valves法兰面堵塞法兰面堵塞 Flange Face Build-up复合管生产中的内外径的堆复合管
23、生产中的内外径的堆焊焊 I.D.&O.D.Pipe Overlays for Production of Clad Pipe井口使用的仪器和工具井口使用的仪器和工具 Well Head Instrumentation and Tooling石油钻探设备张开吊杠和配石油钻探设备张开吊杠和配水管水管 Oil Rig Flare Booms and Service Water Piping镍合金高效焊接中的关键点KEY POINTS for High Efficiency Welding with Nickel Alloys 焊接工艺的选择与所使用的焊接耗材密切相关焊接工艺的选择与所使用的焊接耗材密
24、切相关 Welding Process is only as good as the Consumables being Applied.脉冲同步气体保护弧逆变电源的应用已经大大提升了使用镍基焊材的自脉冲同步气体保护弧逆变电源的应用已经大大提升了使用镍基焊材的自动化程序动化程序 Pulsed Synergic Gas Metal Arc Inverter type Power Sources have Greatly Advanced the Automated Applications of Nickel Based Consumables盘绕填充金属焊丝的机械特性，清洁度和物理性能是达到高
25、效率的关键盘绕填充金属焊丝的机械特性，清洁度和物理性能是达到高效率的关键要点。要点。Filler Metal Spooled Wire Mechanical,Cleanliness,Physical Properties are Key Essentials for High Efficiency Levels.焊丝的化学成分是形成可控及稳定电弧，以及形成具有抗开裂堆焊层的焊丝的化学成分是形成可控及稳定电弧，以及形成具有抗开裂堆焊层的关键。关键。Chemistry of the Consumables are Key for Continuous Arc Stability and Control&Overall Weldability(Crack Resistance)of the Weld Deposit.焊材的性能同性依赖于产品供应商的质量控制程序和工艺流程。焊材的性能同性依赖于产品供应商的质量控制程序和工艺流程。Repeatability of the Consumable is Dependent on the Quality Control Processes and Procedures of the Product Supplier.