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镍及镍合金具有较高的强度、塑性以及可锻性,在冷、热状态下均具有良好的机械加工性能,因此可以通过各种冷热加工制成板材、箔材、线棒材以及管状等各类产品。镍及镍合金管常应用于制碱、氯碱化工、有机氯化物和食品加工等行业,尤其在各种耐强碱的设备中的应用广泛。等离子弧焊(PAW)能量密度高、穿透力强,能够实现板厚6mm以下镍及镍合金单面焊双面成形,用于镍及镍合金管的焊接具有较大的优势;钨极氩弧焊(TIG)可靠性高、易操作、电弧稳定,具有良好的覆盖能力,焊缝成形美观,性能良好,在镍及镍合金的焊接方面也得到了大量应用。本课题分别采用PAW焊以及PAW+TIG焊两种不同的焊接方法,不添加填充材料,实现尺寸规格为Ф112mm×3.5mm×6500mm纯镍直缝焊管的焊接,对获得的焊接接头组织和性能进行对比分析和研究。从纯镍直缝焊管接头宏观形貌分析可知,两种焊接方法均能够实现板厚为3.5mm纯镍直缝焊管单面焊双面成形,与此同时,PAW+TIG焊能够有效避免PAW焊接接头咬边、凹陷、气孔等缺陷,获得了成形均匀、美观的鱼鳞纹状焊缝表面形貌;焊接接头显微组织观察结果表明,纯镍母材为均匀细小的单相奥氏体等轴晶组织,平均晶粒尺寸为47.32μm,PAW焊接接头热影响区为等轴晶组织,平均晶粒尺寸为96.43μm,焊缝区域形成了柱状晶组织,平均晶粒尺寸为463.57μm;PAW+TIG焊接接头各区域由于受到TIG电弧的二次加热作用,较PAW接头组织出现长大现象,热影响区为等轴晶组织,平均晶粒尺寸为103.75μm,焊缝区域形成了粗大的柱状晶组织,平均晶粒尺寸为547.32μm;焊接接头XRD物相分析表明,两种焊接方法所获得的焊缝中物相组成与母材相同,基体均为奥氏体组织;焊接接头力学性能测试结果表明,PAW+TIG接头抗拉强度达到母材的85.60%,冲击功为母材的61.58%,较PAW接头力学性能虽有所降低,但均能满足镍管接头力学性能要求,均为韧性断裂;采用盲孔法测量镍管PAW焊接接头以及PAW+TIG焊接接头残余应力,结果表明:由于TIG电弧对焊接接头的二次加热作用对焊缝具有重熔和热处理作用,与PAW焊相比较,PAW+TIG焊可以显著降低镍管焊缝的轴向残余应力σ_x以及周向残余应力σ_y。室温浸泡试验与电化学试验结果均表明,纯镍母材、镍管PAW焊缝以及镍管PAW+TIG焊缝在不同腐蚀溶液中耐蚀性均呈现相同的变化趋势,但耐蚀性由强到弱顺序为:母材,PAW+TIG焊缝,PAW焊缝。综合可见,PAW+TIG焊满足了镍管接头力学性能要求的同时,有效避免了接头咬边、气孔等缺陷,获得了成形均匀、美观的鱼鳞纹状焊缝表面形貌,成材率高,生产成本低,显著降低了镍管焊接接头的残余应力以及在腐蚀溶液中较PAW焊缝具有更好的耐蚀性,是纯镍N6直缝焊管焊接的理想方法。