Inconel 625 (UNS N06625) — это хорошо свариваемый никель-хром-молибденовый сплав, который может быть соединён с использованием процессов GTAW (TIG), GMAW (MIG) и SMAW (электроды) с присадочными металлами ERNiCrMo-3 (AWS A5.14) или ENiCrMo-3 (AWS A5.11). Предварительный подогрев не требуется, послесварочная термообработка, как правило, не нужна, а межпроходная температура должна контролироваться ниже 175°C.
Сварка листов из сплава Inconel 625
Основными сварочными проблемами являются образование трещин при кристаллизации вследствие ликвации ниобия, пористость из-за загрязнения и образование фазы Лавеса при чрезмерном тепловложении. В таблице ниже приведена быстрая сводка ключевых сварочных параметров.
| Параметр | Значение | Примечания |
| Номер P по ASME | P-No. 43 | Никель и никелевые сплавы |
| Присадочный металл (GTAW/GMAW) | ERNiCrMo-3 (AWS A5.14) | Также: Inconel Filler Metal 625, AMS 5837 |
| Присадочный металл (SMAW) | ENiCrMo-3 (AWS A5.11) | Также: Inconel Welding Electrode 112 |
| Предварительный подогрев | Не требуется | Сварка при комнатной температуре допустима |
| Макс. межпроходная температура | 175°C | Общее изготовление; 100°C для стали 9% Ni |
| PWHT | Не требуется (обычно) | Гомогенизационный отжиг опционален для ответственных условий |
| Защитный газ (GTAW) | 100% Аргон | Расход 10–20 л/мин |
| Защитный газ (GMAW) | 100% Ar или Ar + 20–30% He | CO2 категорически запрещён |
| Обратная продувка | Обязательна | Для корневых проходов труб и трубопроводов |
| Риск водородного растрескивания | Отсутствует | ГЦК-микроструктура невосприимчива к HIC |
| PREN (металл шва) | ≥45 | Отличная стойкость к питтингу |
Сварное соединение сохраняет прочность и коррозионную стойкость без послесварочной термообработки. Успех зависит от трёх факторов контроля: правильный присадочный металл (ERNiCrMo-3), тщательная чистота и умеренное тепловложение с узкими валиками.
Inconel 625 обладает высокой свариваемостью, поскольку его механизм твердорастворного упрочнения не зависит от термической обработки. В отличие от Inconel 718, сварное соединение сохраняет полную механическую прочность и коррозионную стойкость в состоянии после сварки, что устраняет необходимость в сложной послесварочной термической обработке.
Аустенитная микроструктура сплава с гранецентрированной кубической (ГЦК) решёткой по своей природе пластична и устойчива к водородному растрескиванию (HIC). Inconel 625 терпим к незначительным сварочным дефектам, которые вызвали бы катастрофическое разрушение в углеродистой стали.
Ниобий имеет тенденцию ликвировать в междендритные области во время затвердевания сварного шва, образуя легкоплавкие составляющие, которые могут вызвать кристаллизационные (горячие) трещины при высокой жёсткости закрепления или чрезмерном тепловложении. Правильное проектирование сварочной процедуры управляет этим через контролируемое тепловложение, технику узких валиков и соответствующую подготовку соединения.
Три сварочных процесса доминируют при изготовлении из Inconel 625: GTAW (TIG) для прецизионной сварки и корневых проходов, GMAW (MIG) для производственной сварки и наплавки, и SMAW (электроды) для полевого ремонта и работ в ограниченном доступе.
| Процесс | Наилучшее применение | Типичная толщина | Контроль тепловложения | Скорость наплавки | Ключевое преимущество |
| GTAW (TIG) | Корневые проходы, тонкий лист, прецизионные соединения, сварка труб | 1–12 мм | Отличный (минимальное HI) | Низкая | Высочайшее качество, минимальное разбрызгивание |
| GMAW (MIG) | Производственная сварка, толстые плиты, наплавка | 3–25+ мм | Хороший (импульсный режим) | Средне-высокая | Более высокая производительность, чем GTAW |
| SMAW (Электроды) | Полевой ремонт, ограниченный доступ, ТОиР | 3–20 мм | Удовлетворительный (ручной контроль) | Средняя | Не требуется защитный газ |
| SAW (Под флюсом) | Наплавка толстых сечений, тяжёлое производство | 10–50+ мм | Умеренный | Высокая | Наивысшая скорость наплавки |
| PAW (Плазменная) | Сварка проникающей дугой тонких сечений, прецизионная | 1–6 мм | Отличный | Низко-средняя | Глубокое проплавление, узкая ЗТВ |
| LBW (Лазерная) | Тонкий лист, разнородные соединения, пост-обработка АМ | 0,5–5 мм | Отличный (очень низкое HI) | Средняя | Минимальные деформации, точная ЗТВ |
GTAW даёт сварные швы высочайшего качества с самой чистой микроструктурой и наименьшей зоной термического влияния (ЗТВ), что делает этот процесс предпочтительным для корневых проходов при сварке труб, аэрокосмических компонентов и любых применений, где целостность шва критична. GMAW обеспечивает значительно более высокую скорость наплавки и является основной технологией для изготовления толстостенных секций и наплавки компонентов из углеродистой стали. SMAW остаётся незаменимым для полевого ремонта, где подача защитного газа нецелесообразна.
Стандартным присадочным металлом для сварки Inconel 625 является ERNiCrMo-3 для процессов GTAW и GMAW, и ENiCrMo-3 для SMAW. Эти присадочные металлы согласованы по составу с основным металлом, обеспечивая наплавленный металл с эквивалентной коррозионной стойкостью и механическими свойствами. Наплавленный металл шва содержит примерно 60% Ni, 22% Cr, 9% Mo, 3,5% Nb+Ta и максимум 5% Fe.
| Форма | Классификация AWS | Типичные диаметры | Типичное применение | Спецификация AMS |
| Проволока TIG (голая) | ERNiCrMo-3 | 1,6; 2,0; 2,4; 3,2 мм | Корневые проходы, прецизионная сварка, тонкий лист | AMS 5837 |
| Проволока MIG (на катушке) | ERNiCrMo-3 | 0,9; 1,0; 1,2; 1,6 мм | Производственная сварка, наплавка | AMS 5837 |
| Электрод (покрытый) | ENiCrMo-3 | 2,5; 3,2; 4,0 мм | Полевой ремонт, ограниченный доступ | — |
| Проволока SAW + Флюс | ERNiCrMo-3 | 2,4; 3,2 мм | Наплавка толстых сечений | — |
При сварке Inconel 625 с другими металлами выбор присадочного металла зависит от разнородной комбинации. ERNiCrMo-3 приемлем для большинства разнородных соединений, поскольку его высокое содержание никеля совместимо как с никелевыми сплавами, так и со сталями.
| Комбинация основных металлов | Присадочный (GTAW/GMAW) | Присадочный (SMAW) | Критическое примечание |
| Inconel 625 + Inconel 625 | ERNiCrMo-3 | ENiCrMo-3 | Согласованный состав; стандартная процедура |
| Inconel 625 + 316L / 904L SS | ERNiCrMo-3 | ENiCrMo-3 | Никогда не использовать нерж. присадку; потеря коррозионной стойкости |
| Inconel 625 + Углеродистая сталь | ERNiCrMo-3 или ERNiCr-3 | ENiCrMo-3 или ENiCrFe-3 | Контролировать разбавление Fe; рассмотреть подслой |
| Inconel 625 + Дуплекс 2205/2507 | ERNiCrMo-3 | ENiCrMo-3 | Низкое тепловложение; сохранить дуплексный баланс |
| Inconel 625 + Сталь 9% Ni | ERNiCrMo-3 | ENiCrMo-3 | Межпроходная температура < 100°C |
| Inconel 625 + Inconel 825 | ERNiCrMo-3 | ENiCrMo-3 | ERNiCrMo-3 превышает требования к 825; приемлемо |
| Inconel 625 + Monel 400 | ERNiCu-7 | ENiCu-7 | Использовать Monel-присадку для совместимости по Cu |
Использование присадочного металла из нержавеющей стали 316L или аналогичного для соединения Inconel 625 разбавляет содержание никеля и молибдена в наплавленном металле, снижая PREN (эквивалент стойкости к питтингу) с 45+ до уровня ниже 30. Это делает сварной шов уязвимым для питтинга и щелевой коррозии в хлоридных средах, полностью сводя на нет цель спецификации Inconel 625. Всегда используйте присадку на никелевой основе (ERNiCrMo-3), даже при сварке с нержавеющей сталью.
Сварка GTAW Inconel 625 использует постоянный ток прямой полярности (DCEN) с защитным газом 100% аргон и присадочной проволокой ERNiCrMo-3. Ток варьируется от 80 до 220 A в зависимости от диаметра проволоки и толщины материала, при напряжении 12–18 В. Узкие валики предпочтительнее техники поперечных колебаний, поскольку сварочная ванна в никелевых сплавах более вязкая (медленная), чем в стали, что означает, что широкие колебания захватывают включения и повышают риск трещинообразования.
Сварка сплава Inconel 625 — TIG
| Диаметр проволоки | Диапазон тока (DCEN) | Диапазон напряжения | Подходящая толщина | Скорость сварки |
| 1,6 мм | 80–130 A | 12–15 В | 1–3 мм | 90–150 мм/мин |
| 2,4 мм | 120–175 A | 13–17 В | 3–6 мм | 100–180 мм/мин |
| 3,2 мм | 150–220 A | 14–18 В | 6–12 мм | 120–200 мм/мин |
1. Вольфрамовый электрод: 2% торированный (EWTh-2) или 2% лантанированный (EWLa-2), заточенный на усечённый конус с небольшой плоской площадкой
2. Расход газа: 10–15 л/мин через газолинзовое сопло для ламинарного потока; увеличить до 15–20 л/мин для наружных условий или сквозняков
3. Обратная продувка: обязательна для корневых проходов труб; использовать 100% аргон при 5–10 л/мин до завершения корневого прохода
4. Длина дуги: поддерживать короткой (1–3 мм) для обеспечения стабильной дуги и минимизации атмосферного загрязнения
5. Техника перемещения: использовать узкие валики; избегать поперечных колебаний шире, чем в 2,5–3 раза диаметра проволоки
6. Угол горелки: 10–15° от вертикали в направлении сварки; присадочная проволока подаётся в переднюю кромку ванны
7. Трейлинг-щиток: рекомендуется для чувствительных к титану применений и протяжённых сварных швов для защиты затвердевающего валика
Сварка GMAW Inconel 625 использует проволоку ERNiCrMo-3 в режиме короткого замыкания (90–170 A, 100% Ar) или струйного переноса (200–260 A, Ar + 20–30% He).
Импульсная GMAW настоятельно рекомендуется, поскольку она снижает среднее тепловложение при сохранении стабильного струйного переноса, обеспечивая более чистые швы с меньшим разбрызгиванием и меньшим разбавлением при наплавке.
| Режим переноса | Диаметр проволоки | Диапазон тока | Диапазон напряжения | Защитный газ | Наилучшее применение |
| Короткое замыкание | 0,9–1,2 мм | 90–170 A | 19–23 В | 100% Ar | Тонкий лист, позиционная сварка, корневые проходы |
| Струйный перенос | 1,2–1,6 мм | 200–260 A | 28–32 В | Ar + 20–30% He | Нижнее положение, толстый лист, высокая наплавка |
| Импульсный струйный | 1,0–1,2 мм | Пик 300–400 A / Фон 50–100 A | Переменное | 100% Ar или Ar+He | Всепозиционная сварка, наплавка |
Никогда не используйте CO2 или любую газовую смесь, содержащую CO2, для сварки Inconel 625. Диоксид углерода реагирует с расплавленным никелевым сплавом, вызывая сильную пористость, науглероживание и окисление хрома и ниобия. Используйте только 100% аргон или аргон-гелиевые смеси. Это правило не имеет исключений.
Сварка сплава Inconel 625
Сварка SMAW Inconel 625 использует покрытые электроды ENiCrMo-3 с постоянным током обратной полярности (DCRP, электрод положительный). Ток варьируется от 95 до 240 A в зависимости от диаметра электрода.
| Диаметр электрода | Диапазон тока (DCRP) | Диапазон напряжения | Типичная толщина | Примечания |
| 2,5 мм | 95–140 A | 15–18 В | 3–6 мм | Все положения; корневые и заполняющие проходы |
| 3,2 мм | 120–190 A | 18–20 В | 6–12 мм | Нижнее и горизонтальное; общее изготовление |
| 4,0 мм | 160–240 A | 20–22 В | 12–20 мм | Только нижнее положение; высокопроизводительное заполнение |
1. Хранение электродов: хранить в запечатанной оригинальной упаковке до использования; после вскрытия хранить в сушильном шкафу при 110–150°C для предотвращения впитывания влаги
2. Влага — враг: влажные электроды почти наверняка вызывают пористость; если электроды впитали влагу, повторно прокалить согласно инструкциям производителя перед использованием
3. Удаление шлака: тщательно очищать между проходами с помощью шлакоотбойного молотка и проволочной щётки; остаточный шлак вызывает шлаковые включения в последующих проходах
4. Скорость сварки: поддерживать равномерный темп для получения выпуклого валика; избегать вогнутых валиков, склонных к трещинам
5. Длина дуги: поддерживать короткой, примерно равной диаметру сердечника электрода
6. Перекрытие валиков: при наплавке перекрывать каждый валик примерно на одну треть ширины валика для равномерной толщины слоя
Стандартным защитным газом для GTAW Inconel 625 является 100% аргон при 10–20 л/мин, подаваемый через газолинзовое сопло для оптимального ламинарного потока.
Для GMAW 100% аргон используется в режиме короткого замыкания, в то время как аргон-гелиевые смеси (Ar + 20–30% He) улучшают смачивание и проплавление при струйном переносе и сварке толстых сечений. Обратная продувка 100% аргоном обязательна для всех корневых проходов труб для предотвращения внутреннего окисления.
| Применение | Состав газа | Расход | Назначение |
| Защита GTAW (стандарт) | 100% Аргон | 10–15 л/мин | Защита сварочной ванны от окисления |
| Защита GTAW (толстое сечение) | 75% Ar + 25% He | 12–18 л/мин | Увеличение тепловложения и проплавления |
| GMAW короткое замыкание | 100% Аргон | 15–20 л/мин | Стабильная дуга, низкое разбрызгивание |
| GMAW струйный перенос | 70–80% Ar + 20–30% He | 18–25 л/мин | Улучшенное смачивание, более высокая наплавка |
| Обратная продувка (защита корня) | 100% Аргон | 5–10 л/мин | Предотвращение внутреннего окисления и сахаристости |
| Трейлинг-щиток (опционально) | 100% Аргон | 10–15 л/мин | Защита затвердевающего валика за горелкой |
| Газ Formier (альтернативная продувка) | 90% N2 + 10% H2 | 5–10 л/мин | Экономичная альтернатива для продувки |
При сварке труб или трубопроводов из Inconel 625 внутренняя поверхность корневого прохода достигает температур выше 500°C и будет быстро окисляться при воздействии атмосферного кислорода. Это окисление, называемое сахаристостью (sugaring), создаёт шероховатую, почерневшую поверхность с пониженной коррозионной стойкостью и повышенной восприимчивостью к питтингу. Продувка внутренней полости трубы аргоном вытесняет кислород и предотвращает это повреждение. Продолжайте продувку до тех пор, пока корневой проход не остынет ниже 200°C.
Inconel 625 не требует предварительного подогрева или послесварочной термообработки (PWHT) для стандартного изготовления. Механизм твердорастворного упрочнения сплава означает, что сварное соединение сохраняет полную прочность и коррозионную стойкость в состоянии после сварки.
Предварительный подогрев не только не нужен, но может быть контрпродуктивным: чрезмерный подогрев повышает межпроходную температуру, увеличивает накопление тепла и способствует образованию фазы Лавеса и деформациям.
| Параметр | Требование | Обоснование |
| Предварительный подогрев | Не требуется (комнатная температура) | ГЦК-микроструктура; отсутствие риска мартенситного превращения |
| Межпроходная температура (общая) | ≤ 175°C | Предотвращение накопления тепла и фазы Лавеса |
| Межпроходная температура (сталь 9% Ni) | ≤ 100°C | Защита ударной вязкости стали 9% Ni |
| Межпроходная температура (наплавка) | 150–200°C согласно WPS | Баланс скорости наплавки и контроля разбавления |
| PWHT (стандарт) | Не требуется | Твердорастворное упрочнение; старение не требуется |
| Гомогенизационный отжиг (опционально) | 1060–1150°C, 1–2 ч, быстрое охлаждение | Растворение фаз Лавеса/дельта для ответственных условий |
| Снятие напряжений (опционально) | 871°C, 1 ч/дюйм, воздушное охлаждение | Снижение остаточных напряжений в некоррозионной службе |
Единственный сценарий, при котором может рассматриваться послесварочная термообработка, — это наиболее ответственные применения: ядерные компоненты, аэрокосмическое лётное оборудование или сероводородная служба, где обязательны максимальная коррозионная стойкость и микроструктурная однородность. В этих случаях гомогенизационный отжиг при 1060–1150°C растворяет любую фазу Лавеса или карбидные выделения, образовавшиеся при сварке, восстанавливая сварное соединение до полностью гомогенного состояния.
Для разнородных соединений с углеродистой сталью используется техника подслоя (buttering): ERNiCrMo-3 сначала наплавляется на стальную сторону, сталь затем подвергается требуемой PWHT, и наконец Inconel 625 приваривается к подслою, удерживая сварной шов 625 вдали от высоких температур PWHT.
Три наиболее распространённых сварочных дефекта в Inconel 625 — это кристаллизационные (горячие) трещины от ликвации ниобия, пористость от загрязнения и охрупчивание фазой Лавеса от чрезмерного тепловложения. Понимание первопричины каждого дефекта необходимо для разработки сварочных процедур, обеспечивающих стабильно бездефектные швы.
Сварка фланцев из сплава Inconel 625
| Дефект | Первопричина | Стратегия предотвращения | Метод обнаружения |
| Кристаллизационная трещина (горячая) | Nb и Mo ликвируют в междендритные области; легкоплавкие плёнки образуются при высокой жёсткости | Низкое тепловложение; узкие валики; минимизация жёсткости; ERNiCrMo-3; правильный угол разделки | VT, PT, RT |
| Пористость | Загрязнение поверхности (масло, смазка, оксиды, влага); неадекватная защита; влажные электроды | Очистка ацетоном; сухой присадочный металл; правильный расход газа; обратная продувка; правильное хранение электродов | RT, VT |
| Образование фазы Лавеса | Чрезмерное тепловложение или медленное охлаждение; образование Nb-обогащённого интерметаллида Ni2Mo/Ni2Nb | Контроль тепловложения; увеличение скорости сварки; избегать широких колебаний; гомогенизационный отжиг при обнаружении | Металлография, SEM-EDS |
| Несплавление | Недостаточное тепловложение, чрезмерная скорость сварки или плохая подготовка соединения | Согласовать ток с толщиной; правильный угол скоса и притупление; постоянная длина дуги | RT, UT |
| Вольфрамовое включение (GTAW) | Наконечник вольфрамового электрода касается сварочной ванны или присадочной проволоки | Поддерживать правильную длину дуги; правильный угол заточки вольфрама; избегать касания ванны | RT |
| Деформация | Накопление тепла от множественных проходов; плохая последовательность | Сбалансированная последовательность сварки; сварка вразбежку; зажимные приспособления; контроль межпроходной температуры | Размерный контроль |
| Окисление (сахаристость) | Недостаточная обратная продувка корневых проходов труб | Обязательная аргоновая обратная продувка; продолжать до охлаждения корня ниже 200°C; проверить содержание кислорода <0,1% | VT (внутренний осмотр) |
Кристаллизационное растрескивание, также называемое горячим растрескиванием, является наиболее значительным сварочным дефектом в Inconel 625. Во время затвердевания сварного шва атомы ниобия и молибдена распределяются неравномерно: они концентрируются в последней затвердевающей жидкости, которая занимает междендритные пространства между затвердевающими кристаллическими зёрнами. Если соединение находится под высокой жёсткостью (толстые сечения, жёсткое закрепление или многопроходные швы), усадочные напряжения могут разорвать эти ещё жидкие плёнки до их полного затвердевания, образуя центральные трещины.
Представьте себе лёд, образующийся на пруду: кристаллы льда растут одновременно со многих направлений, и последняя замерзающая вода содержит все примеси, которые растущие кристаллы отторгли. Если что-то растягивает лёд, пока последний бит воды ещё жидкий, трещина раскрывается вдоль этой загрязнённой центральной линии. Решение состоит в том, чтобы заморозить сварной шов быстрее (меньшее тепловложение, более высокая скорость), чтобы было меньше времени для ликвации примесей, и уменьшить растягивающие силы (меньшая жёсткость, правильная конструкция соединения).
Никелевые сплавы чрезвычайно чувствительны к сере, фосфору, свинцу, цинку и легкоплавким металлам. Даже следовые количества этих элементов от отпечатков пальцев, смазочно-охлаждающих жидкостей, маркерных ручек или шлифовального мусора могут вызвать катастрофическое горячее растрескивание или пористость. Золотое правило: очищайте каждую поверхность соединения ацетоном непосредственно перед сваркой, используйте специальные проволочные щётки из нержавеющей стали (никогда не использовавшиеся на углеродистой стали) и никогда не используйте режущие инструменты, которые касались серосодержащих материалов. Это не опционально.
Inconel 625 может быть успешно сварен с углеродистой сталью, нержавеющей сталью, дуплексной нержавеющей сталью и другими никелевыми сплавами с использованием присадочного металла ERNiCrMo-3 в большинстве случаев. Ключевыми соображениями при разнородной сварке являются контроль разбавления железом со стальной стороны, управление различиями в тепловом расширении и выбор присадочных металлов, совместимых с обоими основными металлами.
| Разнородная комбинация | Присадочный металл | Проблема разбавления | Специальное требование |
| 625 к углеродистой стали (A106, A516) | ERNiCrMo-3 | Высокое разбавление Fe в первом слое | Контролировать Fe < 10% в наплавке; использовать подслой |
| 625 к 316L/304L нерж. | ERNiCrMo-3 | Умеренное разбавление Fe | Никогда не использовать нерж. присадку; PREN падает ниже порога |
| 625 к дуплексу 2205/2507 | ERNiCrMo-3 | Низкое разбавление допустимо | Низкое тепловложение для сохранения дуплексного баланса фаз |
| 625 к стали 9% Ni (СПГ) | ERNiCrMo-3 | Умеренное разбавление Fe и Ni | Межпроходная < 100°C; защита ударной вязкости стали Ni |
| 625 к Inconel 825 | ERNiCrMo-3 | Низкое; оба на никелевой основе | ERNiCrMo-3 превышает требования; стандартная процедура |
| 625 к Cu-Ni 90/10 | ERNiCu-7 или ERNiCrMo-3 | Проблема миграции Cu | Использовать Monel-присадку для наилучшей совместимости по Cu |
| 625 к титану | Непосредственно не свариваем | Образование интерметаллидов | Использовать твердофазное соединение или переходной узел |
При сварке Inconel 625 с углеродистой сталью, требующей PWHT (например, применение в сосудах под давлением), техника подслоя защищает сварной шов 625 от термического повреждения. Процесс: (1) нанести слой ERNiCrMo-3 на сторону углеродистой стали, (2) выполнить требуемую PWHT на стальном компоненте, (3) механически обработать или шлифовать слой подслоя до здорового металла, (4) приварить Inconel 625 к поверхности подслоя. Это удерживает сварное соединение 625 вдали от высоких температур PWHT, которые могли бы вызвать выделение карбидов и сенсибилизацию.
Наплавка слоя Inconel 625 наносит коррозионно-стойкий слой никелевого сплава на более дешёвую подложку из углеродистой стали, сочетая прочностные и стоимостные преимущества стали с коррозионной стойкостью Inconel 625. Критической проблемой является контроль разбавления железом: первый слой наплавленного металла поглощает железо из плавящейся стальной подложки, что может снизить коррозионную стойкость наплавки, если содержание железа превышает 10–15%.
| Слой | Процесс | Типичное содержание Fe | Коррозионная стойкость | Назначение |
| Первый слой (связующий) | GMAW или GTAW | 15–25% Fe | Пониженная (разбавление Fe) | Металлургическая связь с подложкой |
| Второй слой (заполняющий) | GMAW или GTAW | 5–10% Fe | Хорошая | Восстановление химии; барьерный слой |
| Третий слой (поверхностный) | GMAW или GTAW | < 5% Fe | Отличная (соответствует спецификации) | Финальная коррозионно-стойкая поверхность |
| Подслой (опционально) | GTAW | 10–15% Fe | Умеренная | Буфер между сталью и 625 |
Отраслевая лучшая практика для наплавки в ответственных условиях (подводные, сероводородные, химическая обработка) — это подход минимум из двух слоёв: первый слой обеспечивает металлургическую связь, но имеет повышенное содержание железа, а второй слой восстанавливает химический состав поверхности до пределов спецификации Inconel 625. Для наиболее требовательных применений используется трёхслойный подход с верификацией химии каждого слоя методом позитивной идентификации материала (PMI) перед переходом к следующему.
1. Использовать низкое тепловложение: уменьшает глубину плавления подложки и, следовательно, поглощение железа
2. Импульсная GMAW: импульсная форма волны снижает среднее тепловложение при сохранении стабильных характеристик дуги
3. Техника узких валиков: узкие валики с минимальным перекрытием снижают разбавление по сравнению с широкими колебаниями
4. Многослойное нанесение: каждый последующий слой испытывает меньшее разбавление, поскольку предыдущий слой действует как буфер
5. Химическая верификация: использовать PMI (XRF или OES) для проверки содержания Fe в каждом слое перед продолжением
Подготовка соединения для сварки Inconel 625 требует тщательной чистоты, соответствующей геометрии скоса и тщательного контроля корневого зазора и размеров притупления. Вязкая сварочная ванна сплава означает, что конструкция соединения должна обеспечивать адекватный доступ для горелки и присадочной проволоки, а уровни загрязнения, которые были бы приемлемы для сварки углеродистой стали, вызовут дефекты при сварке никелевого сплава.
| Тип соединения | Угол скоса | Притупление | Корневой зазор | Наилучшее применение |
| Квадратный стык | — | — | 0–2 мм | Тонкий лист (< 3 мм); однопроходная GTAW |
| V-образная разделка | 60–70° | 1–2 мм | 2–3 мм | Общего назначения; толщина 3–12 мм |
| U-образная разделка | 15–25° + радиус | 1–3 мм | 2–4 мм | Толстые сечения (12–25 мм); меньший объём шва |
| Двойная V-образная разделка | 60° с каждой стороны | 1–2 мм | 2–3 мм | Толстая плита (> 12 мм); сбалансированные деформации |
| J-образная разделка | 10–20° + радиус | 1–3 мм | 2–4 мм | Толстые сечения; минимальное количество наплавленного металла |
Чистота — это не просто рекомендация для сварки Inconel 625; это обязательное требование контроля качества. Поверхности соединения и прилегающие 50 мм с каждой стороны должны быть свободны от всех загрязнений до начала сварки. Протокол: (1) удалить всю окалину шлифовкой кругами из оксида алюминия (никогда кругами для углеродистой стали), (2) обезжирить ацетоном или подходящим растворителем с использованием безворсовых салфеток, (3) проверить отсутствие остатков маркерной ручки, масла или СОЖ, (4) использовать специальные проволочные щётки из нержавеющей стали, которые никогда не касались углеродистой стали, (5) хранить присадочный металл в запечатанной упаковке до момента использования.
Никогда не используйте шлифовальные круги, проволочные щётки или напильники, которые использовались на углеродистой стали, для подготовки Inconel 625. Частицы железа, внедрённые в поверхность инструмента, перенесутся на никелевый сплав и вызовут локальную коррозию и сварочные дефекты. Поддерживайте полный набор выделенных инструментов, чётко маркированных как “Только для никелевых сплавов”. Это необсуждаемая лучшая практика в любом производственном цехе, работающем с коррозионно-стойкими сплавами.
Сварка Inconel 625 регулируется иерархией стандартов, охватывающих химический состав присадочного металла, квалификацию сварочных процедур и требования к контролю. ASME Section IX относит Inconel 625 к P-Number 43 (никель и никелевые сплавы), что определяет основные переменные для квалификации процедуры. AWS A5.14 и A5.11 устанавливают химический состав и механические свойства присадочного металла. NACE MR0175/ISO 15156 регулирует сварку для сероводородной нефтегазовой службы.
| Стандарт | Область применения | Значение для сварки Inconel 625 |
| ASME Section IX | Квалификация сварочных процедур и сварщиков | P-No. 43; WPS/PQR обязательны для оборудования под давлением |
| AWS A5.14 / ASME SFA-5.14 | Спецификации никелевых присадочных металлов | Химия и механические свойства ERNiCrMo-3 |
| AWS A5.11 / ASME SFA-5.11 | Никелевые покрытые электроды | Химия и удобство использования электродов ENiCrMo-3 |
| AMS 5837 | Аэрокосмическая сварочная проволока | Проволока ERNiCrMo-3 для аэрокосмической GTAW/GMAW |
| NACE MR0175 / ISO 15156 | Материалы для сероводородной службы | Пределы твёрдости; требования к сварке для службы в H2S |
| API RP 582 | Сварка коррозионно-стойких сплавов | Рекомендуемые практики для сварки CRA |
| ASTM B443/B446 | Спецификации основного металла | Условия поставки плиты/листа (B443) и прутка (B446) |
| ISO 15614-1 | Квалификация сварочных процедур (европейская) | Альтернатива ASME IX для международных проектов |
Для изготовления оборудования под давлением (сосуды, трубопроводы, теплообменники) квалификация по ASME Section IX обязательна. WPS (Спецификация сварочной процедуры) документирует все основные переменные: диапазон толщин основного металла, классификацию присадочного металла, сварочное положение, пределы подогрева/межпроходной температуры, состав защитного газа и PWHT. PQR (Протокол квалификации процедуры) предоставляет данные испытаний (растяжение, изгиб и, если требуется, ударные испытания), которые подтверждают WPS.
Качество сварки Inconel 625 проверяется комбинацией неразрушающего контроля (NDT), механических испытаний и химической верификации. План контроля зависит от серьёзности условий службы: общие промышленные применения обычно требуют визуального контроля (VT) и капиллярной дефектоскопии (PT), в то время как ответственная служба (оборудование под давлением, подводное, сероводородное) требует радиографического (RT) или ультразвукового (UT) контроля плюс испытания на твёрдость.
| Метод контроля | Что обнаруживает | Когда применять | Приёмочный стандарт |
| Визуальный контроль (VT) | Поверхностные дефекты, профиль валика, подрез | Каждый проход (межпроходной) и финальный шов | ASME Section VIII или спецификация проекта |
| Капиллярная дефектоскопия (PT) | Поверхностные трещины, пористость | Корневой проход, финальный шов, ремонтные участки | ASME Section VIII, Appendix 8 |
| Радиографический контроль (RT) | Внутренние дефекты: пористость, шлак, несплавление | Критические швы: граница давления, подводные | ASME Section VIII, UW-51 или UW-52 |
| Ультразвуковой контроль (UT) | Внутренние плоскостные дефекты, несплавление боковой стенки | Швы толстых сечений (> 12 мм) | ASME Section V, Article 4 |
| Испытание на твёрдость | Твёрдость превышает спецификацию (сероводородная служба) | Швы сероводородной службы по NACE MR0175 | NACE MR0175: обычно ≤ 22 HRC |
| Позитивная идентификация материала (PMI) | Верификация химического состава | Слои наплавки, разнородные соединения | Спецификация проекта (Fe, Cr, Mo, Nb) |
| Ферритное число (FN) | Содержание феррита (для разнородных с нерж.) | Разнородные швы с нержавеющей сталью | 3–10 FN для соединений с нерж. |
Контроль тепловложения является единственным наиболее важным параметром для получения бездефектных сварных швов Inconel 625. Чрезмерное тепловложение способствует образованию фазы Лавеса, увеличивает ликвацию ниобия, расширяет зону термического влияния и увеличивает деформации. Рекомендуемый диапазон тепловложения составляет 0,5–1,5 кДж/мм для GTAW и 1,0–2,0 кДж/мм для GMAW, с точными пределами, указанными в квалифицированной WPS.
Тепловложение рассчитывается по формуле: HI = (V × I × 60) / (S × 1000), где HI — тепловложение в кДж/мм, V — напряжение, I — ток в амперах, S — скорость сварки в мм/мин. Для импульсных процессов используется средний ток. Поддержание этого значения в квалифицированном диапазоне обеспечивает постоянную микроструктуру и механические свойства по всему сварному соединению.
| Процесс | Рекомендуемое тепловложение | Максимальное тепловложение | Последствия превышения предела |
| GTAW (TIG) | 0,5–1,2 кДж/мм | 1,5 кДж/мм | Фаза Лавеса; чрезмерная ЗТВ; деформации |
| GMAW (MIG) короткое замыкание | 0,8–1,5 кДж/мм | 2,0 кДж/мм | Увеличение разбавления; рост межпроходной температуры |
| GMAW (MIG) струйный | 1,2–2,0 кДж/мм | 2,5 кДж/мм | Высокое разбавление; фаза Лавеса; риск трещин |
| SMAW (Электроды) | 1,0–1,8 кДж/мм | 2,0 кДж/мм | Шлаковые включения; высокая межпроходная; деформации |
| SAW (Под флюсом) | 1,5–3,0 кДж/мм | 3,5 кДж/мм | Высокое разбавление; грубая микроструктура |
О: Нет, Inconel 625 — один из наиболее свариваемых никелевых сплавов. Его твердорастворное упрочнение означает, что он не требует послесварочной термообработки, а его ГЦК-микроструктура невосприимчива к водородному растрескиванию. Основными проблемами являются управление ликвацией ниобия (которая может вызвать кристаллизационное растрескивание) и поддержание тщательной чистоты. При правильном присадочном металле (ERNiCrMo-3), умеренном тепловложении и надлежащей подготовке соединения сварные швы Inconel 625 стабильно бездефектны.
О: ERNiCrMo-3 (AWS A5.14) — стандартная присадочная проволока для сварки GTAW и GMAW Inconel 625. Для SMAW (ручная дуговая сварка) эквивалентным покрытым электродом является ENiCrMo-3 (AWS A5.11). Эти присадочные металлы согласованы по составу с основным металлом, обеспечивая наплавленный металл с Ni ≥58%, Cr 20–23%, Mo 8–10% и Nb+Ta 3,15–4,15%. Для аэрокосмических применений AMS 5837 определяет тот же химический состав проволоки с дополнительными требованиями контроля качества.
О: Нет, Inconel 625 не требует послесварочной термообработки (PWHT) для стандартных применений. Сплав является твердорастворно-упрочнённым, поэтому он сохраняет полную прочность и коррозионную стойкость в состоянии после сварки. PWHT (в частности, гомогенизационный отжиг при 1060–1150°C) является опциональным и применяется только для наиболее ответственных условий службы, где необходимо растворение любой фазы Лавеса или карбидных выделений, таких как ядерные, аэрокосмические или сероводородные применения.
О: Да, Inconel 625 можно сваривать с углеродистой сталью с использованием присадочного металла ERNiCrMo-3. Ключевым моментом является контроль разбавления железом со стальной подложки, которое может снизить коррозионную стойкость наплавленного металла. Для применений в сосудах под давлением, где углеродистая сталь требует PWHT, используйте технику подслоя: сначала нанесите ERNiCrMo-3 на стальную сторону, выполните PWHT на стали, затем приварите Inconel 625 к поверхности подслоя.
О: Максимальная межпроходная температура для сварки Inconel 625 составляет 175°C для общего изготовления. При сварке со сталью 9% никеля (применения СПГ) межпроходная температура должна быть ограничена 100°C для защиты криогенной ударной вязкости никелевой стали. Превышение этих пределов увеличивает накопление тепла, способствует образованию фазы Лавеса и повышает риск кристаллизационного растрескивания.
О: Inconel 625 даёт трещины при сварке в первую очередь из-за кристаллизационного (горячего) растрескивания, вызванного ликвацией ниобия и молибдена в междендритные области во время затвердевания. Предотвращение требует четырёх мер контроля: (1) использовать присадочный металл ERNiCrMo-3 с правильным химическим составом, (2) поддерживать низкое или умеренное тепловложение (0,5–1,5 кДж/мм для GTAW), (3) использовать узкие валики вместо широких поперечных колебаний и (4) обеспечить тщательную чистоту соединения для устранения загрязнения серой, фосфором и свинцом, которое снижает температурный интервал затвердевания.
0086 193 3990 0211
No.289, Рынок нержавеющей стали, район Синьву, Уси, Китай
