2024年5月16日发(作者：祖若枫)
３６一一技术交流
一
２０］石油和化工设备 ２年第１５卷
镍基合金ＵＮＳ Ｎｏ８８１ ｏＮ的焊接工艺
同春社
（陕西建工集团设备安装工程有限公司，陕西西安７１ ００６８）
［摘 要］结合某单位年产３７５０ｔ￣晶硅项目还原炉管道焊接施工的实践，介绍了ＵＮＳ Ｎｏ８８１ Ｏ钢从焊接性分析，到焊接工艺
评定、焊接方法焊接设备及材料的选择、焊前准备、焊接工艺、焊后检验的整个质量控制过程，该方法确保了焊接工艺管
道的质量。
［关键词］奥氏体镍基合金；Ｎｏ８８１Ｏ钢；焊接工艺
１项目概述
我公司承担的某单位年产３７５０ｔ多晶硅项目，
还原炉下主工艺管道采用ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０钢，规格为
１１４．３×６．２，使用工况为５５０℃，强酸性气体介
质。该钢属于奥氏体镍基合金，一般工程中较为
少见。我公司在焊接实施前对Ｎｏ ８８１０的焊接性能
进行了详细研究，制订了相关焊接工艺，提出了
焊接施工中应注意的技术要点，最终保证了工程
的焊接质量。
２ ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０材料特性分析
２．１ ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０化学成分构成见表１。
表１ ＵＮＳ Ｎｏ８８１０化学成分
元素
含量
Ｃ
Ｏ．Ｏ８
Ｓｉ
Ｏ．２５
Ｓ
０．Ｏ０ｌ
Ｎｉ
３２．３１
Ｃｒ
２Ｏ．２８
Ｔｉ
Ｏ．５２
Ａ１
０．５１
Ｃｕ
０．１５
Ｍｎ
０．７５
Ｆｅ
４５．１５
２．２ ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０力学性能见表２。
表２ ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０力学性能
Ｙ．Ｓ（０．２％）
Ｏ ０
．
晶界，在晶粒收缩力及焊接应力的作用下，未完
全凝固的低熔点物质很容易被拉裂形成热裂纹；
当焊接热输入量较大时，由于输入热量较大，
热影响区晶界上的低熔点共晶就会融化成液化裂
纹。根据以上分析认为：ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０在焊接施工
时一般不会产生冷裂纹，容易产生热裂纹、液化
裂纹和气孔等焊接缺陷。
３焊接工艺评定
根据上述ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０的焊接特性，进行了工
Ｔ．Ｓ Ｅ．Ｙ
６（％）
硬度试验 晶粒度
ＨＲＢ
８０．０ ４．５
２
（Ｍｐａ） ｏ ｂ（Ｍｐａ）
３１０ ５８５－６１５ ６２．Ｏ一５９．０
２．３ ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０性能分析
经分析ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０的成分后认为：ＵＮＳ Ｎｏ
８８１０为钛稳定化处理的全奥氏体Ｎｉ．Ｆｅ合金，并增
加了Ｃｕ和Ｍｎ元素。该合金具有以下特点：
（１）良好的耐腐蚀开裂性能；
（２）良好的耐点蚀和缝蚀性能；
（３）良好的抗氧化和非氧化性高温耐酸腐蚀
能力；
（４）在５５０℃高温下具有良好的机械性能。
艺评定，工艺评定过程中主要控Ｎｓ、Ｐ、Ｎ、Ｏ四
种元素进入熔池及焊接线能量的输入，同时根据
项目的使用工况做了晶间腐蚀试验。实验结果证
实完全满足工程要求。
４焊接方法焊接设备及材料的选择
４．１根据ＵＮＳ Ｎｏ８８１０焊接特性、工程对洁净
度的要求及工艺评定结果，采用钨极氩弧焊
（ＧＴＡＷ．Ａｒ）焊接工艺。钨极选用铈钨极、
作者简介：同春社（１９７１一），男，陕西蒲城人，西安理工大学
材料工程学院焊接专业毕业，高级工程师。现任陕西建工集团设
备安装工程有限公司科技信息部副部长。
２．４ ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０的焊接特性
由于Ｎｉ与Ｃｕ、Ｆｅ高温时可以无限互溶，Ｎｉ及
Ｎｉ合金绝大多数金相组织为Ａ，Ｎｉ及Ｓ、Ｐ、Ｎ、Ｏ
都可形成低熔点共晶，焊缝金属凝固时常形成粗
大的树枝状奥氏体结晶，低熔点杂质更易集中于
第３期 同春社镍基合金ＵＮＳ Ｎｏ８８１ ０钢的焊接工艺 ．３７一
２．５ｍｍ，将钨极顶端修磨成０．５ｍｍ 的平台。
低和膨胀系数高，因此，组对时要加宽底部间隙
氩气纯度９９．９９％以上。
（１．３ｍｍ），同时由于熔融金属的粘滞性，应采
４．２由于各厂家ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０的成分有较大出
用更大的坡口角度６０．７Ｏ。、小钝边（１．２ｍｍ），
入，一般此类合金钢管材出厂时均带有焊
以抵消材料的收缩。
丝，施工时可直接使用。对应的焊丝牌号为
必须：采用机械加工坡口，加工好的坡口焊缝
ＥＲＮｉＣｒ．３。
两￣Ｕ２０ｍｍ以内应清理氧化皮，并用丙酮擦拭，油
４－３焊接设备选用ＺＸ７．４００ＳＴ型逆变焊机。
漆用碱、标记墨水用甲醇进行清理。保证没有油
污、油漆、记号笔标示等污染物的存在。
５焊前准备
５．１焊工选择
６焊接工艺
由于考规中没有ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０考项，根据相近
６．１环境要求
性原则，具备ＧＴＡＷ－ＩＶ－６Ｇ合格项的焊工可以承担
（１）设立专门的ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０焊接区域，与
此项工作。现场考试以３ １６Ｌ管材代替。
碳钢区域分开；
５．２焊丝清理
（２）风速超过５ｍ／ｓ时应采取防风措施；
焊丝使用前用丙酮进行擦拭。
（３）环境温度低于ｌ５℃时，应采取适当的预
５－３坡口制备
热措施。
由于ＵＮＳ Ｎｏ ８８ｌＯ合金的性能特点为热导率
６．２焊接工艺参数见表３。
表３焊接工艺参数
焊缝层次 焊接方法 填充金属 焊接电流 电弧电压（Ｖ） 焊接速度（ｃｍ／ｍｉｎ）
牌号 规格 极性 电流（Ａ）
ｌ ＧＴＡＷ ＥＲＮｉＣｒ－３ ２．０ 正接 ７０—９Ｏ １５—１７ ６—８
２－３ ＧＴＡｗ ＥＲＮｉＣｒ一３ ２．Ｏ 正接 ７０－９０ １５—１７ ６－８
６．３焊接操作方法
外观检查合格后，对焊口进行编号，委托第
（１）ＧＴＡＷ线能量控制在２０ｋＪ／ｃｍ以下；
三方进行ＲＴ检测。
（２）焊完１／４，应随机抽查内表面成型情况；
７－３其他检查
（３）在钨极不接触熔池的条件下尽可能用短
经对焊缝金属进行光谱分析复查，结果材质
的电弧施焊，打底焊接时焊枪可做轻微摆动，摆
相符；焊口ＲＴ检测合格，未发现超标缺陷；对焊
动距离不超过焊丝直径的２倍；
缝金属进行硬度检验，符合规程要求。
（４）打底完成后应冷却至５０℃以下再进行第
８结论
二道焊接，同时可进行ＰＴ检查，确保根部没有缺
ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０是不常用合金，此次实践说明，
陷；
只要掌握其焊接特性，进行工艺评定，采取相应
（５）引弧、息弧均应在坡口内进行，以免造
的焊接工艺，完全可以保证焊口质量，确保ＵＮＳ
成点腐蚀。
Ｎｏ ８８１ｏＨ５５０℃强酸性气体介质环境下正常使
７质量检验
用。
７．１外观检验
用放大镜或目测，对焊口进行１００％＃ｂ观检
◆参考文献
验，焊缝边缘圆滑过渡到母材，没有裂纹、咬
［１】曾乐．现代焊接技术手册［Ｍ】．上海：上海科学技术出版
边、凹坑等表面缺陷，焊缝外形尺寸应符合规
社，１９９２．
程。
７．２ ＲＴ检测
2024年5月16日发(作者：祖若枫)
３６一一技术交流
一
２０］石油和化工设备 ２年第１５卷
镍基合金ＵＮＳ Ｎｏ８８１ ｏＮ的焊接工艺
同春社
（陕西建工集团设备安装工程有限公司，陕西西安７１ ００６８）
［摘 要］结合某单位年产３７５０ｔ￣晶硅项目还原炉管道焊接施工的实践，介绍了ＵＮＳ Ｎｏ８８１ Ｏ钢从焊接性分析，到焊接工艺
评定、焊接方法焊接设备及材料的选择、焊前准备、焊接工艺、焊后检验的整个质量控制过程，该方法确保了焊接工艺管
道的质量。
［关键词］奥氏体镍基合金；Ｎｏ８８１Ｏ钢；焊接工艺
１项目概述
我公司承担的某单位年产３７５０ｔ多晶硅项目，
还原炉下主工艺管道采用ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０钢，规格为
１１４．３×６．２，使用工况为５５０℃，强酸性气体介
质。该钢属于奥氏体镍基合金，一般工程中较为
少见。我公司在焊接实施前对Ｎｏ ８８１０的焊接性能
进行了详细研究，制订了相关焊接工艺，提出了
焊接施工中应注意的技术要点，最终保证了工程
的焊接质量。
２ ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０材料特性分析
２．１ ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０化学成分构成见表１。
表１ ＵＮＳ Ｎｏ８８１０化学成分
元素
含量
Ｃ
Ｏ．Ｏ８
Ｓｉ
Ｏ．２５
Ｓ
０．Ｏ０ｌ
Ｎｉ
３２．３１
Ｃｒ
２Ｏ．２８
Ｔｉ
Ｏ．５２
Ａ１
０．５１
Ｃｕ
０．１５
Ｍｎ
０．７５
Ｆｅ
４５．１５
２．２ ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０力学性能见表２。
表２ ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０力学性能
Ｙ．Ｓ（０．２％）
Ｏ ０
．
晶界，在晶粒收缩力及焊接应力的作用下，未完
全凝固的低熔点物质很容易被拉裂形成热裂纹；
当焊接热输入量较大时，由于输入热量较大，
热影响区晶界上的低熔点共晶就会融化成液化裂
纹。根据以上分析认为：ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０在焊接施工
时一般不会产生冷裂纹，容易产生热裂纹、液化
裂纹和气孔等焊接缺陷。
３焊接工艺评定
根据上述ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０的焊接特性，进行了工
Ｔ．Ｓ Ｅ．Ｙ
６（％）
硬度试验 晶粒度
ＨＲＢ
８０．０ ４．５
２
（Ｍｐａ） ｏ ｂ（Ｍｐａ）
３１０ ５８５－６１５ ６２．Ｏ一５９．０
２．３ ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０性能分析
经分析ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０的成分后认为：ＵＮＳ Ｎｏ
８８１０为钛稳定化处理的全奥氏体Ｎｉ．Ｆｅ合金，并增
加了Ｃｕ和Ｍｎ元素。该合金具有以下特点：
（１）良好的耐腐蚀开裂性能；
（２）良好的耐点蚀和缝蚀性能；
（３）良好的抗氧化和非氧化性高温耐酸腐蚀
能力；
（４）在５５０℃高温下具有良好的机械性能。
艺评定，工艺评定过程中主要控Ｎｓ、Ｐ、Ｎ、Ｏ四
种元素进入熔池及焊接线能量的输入，同时根据
项目的使用工况做了晶间腐蚀试验。实验结果证
实完全满足工程要求。
４焊接方法焊接设备及材料的选择
４．１根据ＵＮＳ Ｎｏ８８１０焊接特性、工程对洁净
度的要求及工艺评定结果，采用钨极氩弧焊
（ＧＴＡＷ．Ａｒ）焊接工艺。钨极选用铈钨极、
作者简介：同春社（１９７１一），男，陕西蒲城人，西安理工大学
材料工程学院焊接专业毕业，高级工程师。现任陕西建工集团设
备安装工程有限公司科技信息部副部长。
２．４ ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０的焊接特性
由于Ｎｉ与Ｃｕ、Ｆｅ高温时可以无限互溶，Ｎｉ及
Ｎｉ合金绝大多数金相组织为Ａ，Ｎｉ及Ｓ、Ｐ、Ｎ、Ｏ
都可形成低熔点共晶，焊缝金属凝固时常形成粗
大的树枝状奥氏体结晶，低熔点杂质更易集中于
第３期 同春社镍基合金ＵＮＳ Ｎｏ８８１ ０钢的焊接工艺 ．３７一
２．５ｍｍ，将钨极顶端修磨成０．５ｍｍ 的平台。
低和膨胀系数高，因此，组对时要加宽底部间隙
氩气纯度９９．９９％以上。
（１．３ｍｍ），同时由于熔融金属的粘滞性，应采
４．２由于各厂家ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０的成分有较大出
用更大的坡口角度６０．７Ｏ。、小钝边（１．２ｍｍ），
入，一般此类合金钢管材出厂时均带有焊
以抵消材料的收缩。
丝，施工时可直接使用。对应的焊丝牌号为
必须：采用机械加工坡口，加工好的坡口焊缝
ＥＲＮｉＣｒ．３。
两￣Ｕ２０ｍｍ以内应清理氧化皮，并用丙酮擦拭，油
４－３焊接设备选用ＺＸ７．４００ＳＴ型逆变焊机。
漆用碱、标记墨水用甲醇进行清理。保证没有油
污、油漆、记号笔标示等污染物的存在。
５焊前准备
５．１焊工选择
６焊接工艺
由于考规中没有ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０考项，根据相近
６．１环境要求
性原则，具备ＧＴＡＷ－ＩＶ－６Ｇ合格项的焊工可以承担
（１）设立专门的ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０焊接区域，与
此项工作。现场考试以３ １６Ｌ管材代替。
碳钢区域分开；
５．２焊丝清理
（２）风速超过５ｍ／ｓ时应采取防风措施；
焊丝使用前用丙酮进行擦拭。
（３）环境温度低于ｌ５℃时，应采取适当的预
５－３坡口制备
热措施。
由于ＵＮＳ Ｎｏ ８８ｌＯ合金的性能特点为热导率
６．２焊接工艺参数见表３。
表３焊接工艺参数
焊缝层次 焊接方法 填充金属 焊接电流 电弧电压（Ｖ） 焊接速度（ｃｍ／ｍｉｎ）
牌号 规格 极性 电流（Ａ）
ｌ ＧＴＡＷ ＥＲＮｉＣｒ－３ ２．０ 正接 ７０—９Ｏ １５—１７ ６—８
２－３ ＧＴＡｗ ＥＲＮｉＣｒ一３ ２．Ｏ 正接 ７０－９０ １５—１７ ６－８
６．３焊接操作方法
外观检查合格后，对焊口进行编号，委托第
（１）ＧＴＡＷ线能量控制在２０ｋＪ／ｃｍ以下；
三方进行ＲＴ检测。
（２）焊完１／４，应随机抽查内表面成型情况；
７－３其他检查
（３）在钨极不接触熔池的条件下尽可能用短
经对焊缝金属进行光谱分析复查，结果材质
的电弧施焊，打底焊接时焊枪可做轻微摆动，摆
相符；焊口ＲＴ检测合格，未发现超标缺陷；对焊
动距离不超过焊丝直径的２倍；
缝金属进行硬度检验，符合规程要求。
（４）打底完成后应冷却至５０℃以下再进行第
８结论
二道焊接，同时可进行ＰＴ检查，确保根部没有缺
ＵＮＳ Ｎｏ ８８１０是不常用合金，此次实践说明，
陷；
只要掌握其焊接特性，进行工艺评定，采取相应
（５）引弧、息弧均应在坡口内进行，以免造
的焊接工艺，完全可以保证焊口质量，确保ＵＮＳ
成点腐蚀。
Ｎｏ ８８１ｏＨ５５０℃强酸性气体介质环境下正常使
７质量检验
用。
７．１外观检验
用放大镜或目测，对焊口进行１００％＃ｂ观检
◆参考文献
验，焊缝边缘圆滑过渡到母材，没有裂纹、咬
［１】曾乐．现代焊接技术手册［Ｍ】．上海：上海科学技术出版
边、凹坑等表面缺陷，焊缝外形尺寸应符合规
社，１９９２．
程。
７．２ ＲＴ检测