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钢与镍及镍合金焊接，常见问题解答

热裂纹

钢与镍及其合金的焊缝中，产生热裂纹的主要原因是，由于高镍焊缝具有树枝状组织，沛县纯镍带，在粗大晶粒的边缘上，集中了一些低熔点共晶体，从而削弱了晶粒间的联系，降低了焊缝金属的抗裂能力。另外，焊缝金属的镍含量过高对焊缝金属产生热裂纹有重大的影响，在铁镍焊缝中，高新技术纯镍带，氧、硫、磷等杂质对焊缝热裂纹倾向也有很大的影响。

当采用无氧焊剂时，由于焊缝中氧、硫、磷等有害杂质质量的减少，特别是含氧量的下降，使裂纹量大为减小。因为熔池结晶时，氧和镍能形成Ni+NiO共晶体，共晶温度为1438℃，而且氧还能加强硫的有害作用。所以焊缝中含氧量较高时，热裂纹倾向较大。

Mn、Cr、Mo、Ti、Nb等合金元素，均能提高焊缝金属的抗裂性能。Mn、Cr、Mo、Ti、Nb均是变质剂，能细化焊缝组织，并能打乱其结晶方向。Al、Ti还是强烈的脱氧剂，能降低焊缝中氧的含量。Mn能与S形成难熔化合物MnS，从而减少硫的有害作用。

焊接接头的力学性能

铁镍焊接接头的力学性能与填充金属材料以及焊接参数有关。在焊接纯镍和低碳钢时，当焊缝中Ni当量低于30%，在焊缝快速冷却条件下，焊缝中会出现马氏体结构，使接头的塑性和韧性急剧下降。因此，为了使接头获取较好的塑性和韧性，铁镍焊缝中的Ni当量应大于30%。

镍带制造传统工艺

金属镍带的制造方法，更具体地说，涉及一种直接用电 解镍板制造镍带的方法。

这种传统的镍带生产工艺存在如下问题：

1. 在熔炼铸锭的工艺环节中，按照工艺要求，精选纯镍带，需添加铁、锰、钛、硅、 碳、稀土等辅料，使得产品中杂质含量，其成品中镍、钴以外的杂质含量达0.5%左右，这样就大大降低了材料的纯度，使得镍带的内阻增大，难以获得满足要求的髙纯度、低内阻的镍带;

2. 生产环节多，设备投资大，需要生产占地面积大;

3. 生产周期长， 一般从投料到出成品需要7天时间，生产效率低;

4. 能耗髙，在熔炼、热轧工序，消耗大量电能，纯镍带价格，生产成品耗电成本约 7000元/吨。

5. 在熔炼过程中，由于高温(1500'C以上)影响，造成2%以上的损耗; 尽管上述制造镍带的传统方法存在诸多缺陷和不足，但几十年来， 一直是沿用上述传统方法来进行镍带的生产，尚未出现新的替代方法。

镍合金

除纯镍外，化学加工业所用的镍合金强度大大高于300系不锈钢。镍合金还具有非常好的延展性和韧性(见表2所列的室温力学性能)。用于化工设备的大多数合金的许用应力见ASME锅炉和压力容器规范第Ⅷ卷。

镍合金是全奥氏体显微组织。化学工业使用的所有镍合金几乎都是固溶强化的。它们强度的提高来自于有效硬化元素如钼和钨的添加，而不是碳化物的形成。与奥氏体不锈钢一样，固溶镍合金不能通过热处理强化，而只能通过冷加工使其强化。

另一大类镍基合金可通过沉淀硬化热处理来强化。这类合金大多数专门用于超高强度用途，如深层油气生产和超高压工艺过程所使用的合金。

沉淀硬化镍基合金除了用于阀门和旋转机械部件外，在化工设备的应用有限。这类合金中包括燃气轮机、燃烧室以及航天用途所使用的耐热超级合金。