[发明专利]一种用于镍基合金脉冲GMAW焊的四元保护气体及其焊接工艺

说明书

本发明属于金属焊接领域，具体为一种用于镍基合金脉冲GMAW焊的四元保护气体及其焊接工艺，按体积分数计的下列各气体：0.03％≤CO₂≤0.05％、1.5％≤H₂≤1.9％、30.0％≤He≤40.0％，Ar为余量。本发明通过采用一种多种类混合型的焊接保护气，解决了焊接镍基合金焊接过程中因保护气体导致的焊缝氧化、成型不佳等问题，同时还提供了相应的主要焊接工艺参数，从而保证了镍基合金的焊接质量，提升了焊接过程的稳定性，并且满足了各类应用场合对于镍基合金焊接接头力学性能和耐腐蚀性能的要求。

技术领域

本发明涉及镍基合金焊接，具体为一种用于镍基合金脉冲GMAW 焊的四元保护气体及其焊接工艺。

背景技术

镍及镍基合金组织大多是奥氏体组织，是一类具有良好耐蚀性和抗氧化性的高温材料，Ni-Cr合金是耐热合金，其抗高温氧化的能力随Cr含量增加而增强；Ni-Mo合金具有极佳的析氢催化活性； Ni-Cr-Mo合金兼具有Ni-Cr合金、Ni-Mo合金的性能，广泛应用于海域环境的海洋构造物、火力发电的脱硫装置、化学化工设备等各种领域。镍基合金因其优异的耐腐蚀性和高强度而得到广泛应用，其代表镍基合金为INCONEL 625，镍基合金一般所含二三十种元素，各自熔点相差甚大，容易产生偏析缺陷，因而容易引起焊接缺陷，而焊接工艺对焊缝质量起着决定性作用，采用脉冲熔化极气体保护焊对镍基合金进行焊接，脉冲焊是通过特殊的焊接电源提供脉冲电流而进行焊接的，脉冲电流提供一个改善控制金属从焊丝向焊缝过渡的方法，它适用于薄板和空间位置的焊接，可以改善焊接热输入率的控制、降低零件在焊接中的变形、改善焊接质量。

在GWAM焊的过程中，保护气的组分设置是重要的影响因素之一，用混合气体代替单一气体作为保护气体可以有效的细化熔滴，减小飞溅，改善成型，控制熔深，防止缺陷，并降低气孔生产率，从而显著提高焊缝质量。

公布号CN102615406A的国际专利公开了采用GMAW焊接铁镍合金，采用Ar、He、CO₂、N₂、H₂的混合气体，其中N₂的含量占5％～8％，但混合气体中同时含有N₂和H₂容易发声反应，进而失去其原本的保护特性。

公布号CN 106862787A的国内专利给出了镍基合金GMAW焊接采用89％～92％Ar+8％～11％CO₂的保护气体，高含量的CO₂带来的氧化问题很严重。

公告号CN 207606429U的国内关于镍基合金熔化极脉冲气体保护焊(GMAW焊)的专利中，保护气体是15％He、2％H₂、0.06％CO₂、 Ar余量，但He含量较低，可能会导致镍基合金的熔池产生热量有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合适于镍基合金熔化极气体保护焊的混合保护气体，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于镍基合金脉冲GMAW焊的四元保护气体保护焊过程中的混合保护气体，Ar为基础气体、ppm级别的CO₂、He和少量H₂，焊接方法采用脉冲熔化极气体保护焊，所焊镍基合金为INCONEL 625，工件厚度为6mm，焊丝采用直径为1.2mm的INCONEL 625。

一种用于镍基合金脉冲熔化极气体保护焊的焊接工艺包含以下步骤：

步骤1：按上述配比，将四种气体通过专业的气体混配器均匀混合成焊接保护气体；