哈氏合金_Hastelloy_C_276_管道的焊接技术.pdf

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1、哈氏合金(Hastelloy-C-276)管道的焊接技术中国石化集团第五建设公司马兵邦摘要：通过对哈氏合金(Hastelloy-C-276)进行化学成分、焊接性能分析及焊接工艺评定，制定了正确的焊接施工工艺，保证了哈氏合金（C-276）管道的焊接质量，可作为制定类似材料焊接工艺的参考。关键词：哈氏合金(Hastelloy-C-276)；焊接方法（GTAW）；焊材ERNiCrMo-4；焊接工艺由中国石化集团第五建设公司承建的兰州石化丙烯酸及脂(AA/AE)工程中有哈氏合[1]金C-276管线157米，管道介质为：丙烯酸丁脂、丙烯酸二聚物

2、、丙烯酸三聚物。管子、管件、焊材均由国外进口，管线规格为Ø34mm~Ø114mm，共计焊缝218道，焊后要求100%射线检测，Ⅱ级合格。为此，我们在管道焊接前，通过对该材料焊接性能分析，制定出焊接工艺，并针对焊接过程中可能产生的问题采取了相应的工艺措施，顺利完成了哈氏合金不锈钢管道的焊接任务，文中对此做以简单介绍。1材料简介[2]超低碳型镍基哈氏合金(Hastelloy-C-276)国内牌号NS334，是一种含钨的镍-铬-钼锻造的合金，其特点是熔点高、耐热、耐腐蚀、强度高，具有良好的抗氧化性能、力学性能和加工性能（见表1、表2），在2

3、00℃~1090℃范围内能耐各种腐蚀介质的侵蚀，被认为是“万能的抗腐蚀合金”。因此，近几十年以来、在苛刻的工作环境中，如化学工业、石油工业等领域得到了广泛的应用。解决一般不锈钢和其他金属、非金属材料无[2]法解决的介质腐蚀问题。[2]表1Hastelloy-C-276化学成分(质量分数)%元素CNiSiWSPMoGr标准值≤0.020余量≤0.083.0~4.5≤0.030≤0.04015.0~17.014.5~16.5实测值0.003余量0.023.480.0020.00615.4415.67[2]表1(续)Hastelloy-C-

4、276化学成分(质量分数)%元素MnCoFeV标准值≤1.0≤2.53.0~7.0≤0.35实测值0.501.816.240.1[3]表2Hastelloy-C-276力学性能项目屈服强度ReL/MPa抗拉强度Rm/MPa延伸率A/%标准值≥283≥690≥402C-276焊接性分析2.1焊接热裂纹镍基耐蚀合金具有较高的热裂纹敏感性。热裂纹分为结晶裂纹、液化裂纹和高温失塑裂纹。结晶裂纹最容易发生在焊道弧坑，形成火口裂纹。结晶裂纹多半沿焊缝中心纵向开裂，也有垂直于焊波。液化裂纹多出现在紧靠熔合线的热影响区中，有的还出现在紧靠熔合线的热影

5、响区中。高温失塑裂纹即可能发生在热裂纹中，也可能发生在焊缝中。各种热裂纹常常伴随有微观裂纹，但有时仅有微观裂纹。热裂纹发生在高温状态，常温下不再扩展。由于合金C-276焊缝具有树状组织，在粗大晶粒的边界上，集中了一些低熔点共晶物和呈薄膜状态分布低熔点金属。在晶界之间，大大削弱了晶界间的分子力，在拘束应力的作用下，产生热裂纹。2.2气孔从合金相图及合金元素分配的特点上反映出，固、液两相之间温度间距小，流动性偏低，在焊接快速冷却凝固结晶条件下，气体来不及逸出，残留在焊缝中便生成了气孔。2.3线能量控制采用高线能量焊接镍基耐蚀合金可能产生不

6、利影响。在热影响区（HAZ）产生一定程序的退火和晶粒长大。高热输入可能产生过度的偏析、碳化物的沉淀或其他有害的冶金现象。这就可能引起热裂纹或降低耐蚀性。2.4敏化温度采用高热输入焊接镍基耐蚀合金可能产生不利影响。在热影响区产生一定程度的退火和晶粒长大，尤其是在避免在1200~1300℃的高温区和550~900℃的中温区的敏化温度区间停留过长时间是防止晶间腐蚀的有效措施。否则，长时间高线能量的输入不仅会产生过度的偏析、碳化物的沉淀或其他有害的冶金现象，还且还可能引起耐蚀性的降低。所以，应该选择小的焊接线能量和避免在敏化温度区间停留时间过

7、长，等都是保证获得优质焊接接头的有效措施。2.5晶间腐蚀从哈氏合金C-276的特性可知，其敏化温度区间为600~1200℃之间，在这个温度区间内停留时间过长就会析出δ相，使合金C-276的抗晶间腐蚀的性能明显下降。所以，避免在敏化温度区间停留过长时间是防止晶间腐蚀的有效措施。2.6焊后耐蚀性能对于大多数镍基耐蚀合金，焊后对耐蚀性能并没有多大影响。通常选择填充材料的化学成分与母材相近。这样焊缝金属在大多数环境下具耐蚀性与母材相当。2.7焊件清洁度要求高焊件表面的清洁度是成功地焊接镍基合金的一个重要要求。焊件表面的污染物质主要是表面氧化皮

8、的熔点比母材高的多，常常可能形成夹渣或细小的不连续氧化物。这类氧化物不连续特别细小，一般用射线探伤和着色渗透也检查不出来。S、P、Pb、Sn、Zn、Bi、Sb和As等凡是能和Ni形成低熔点共晶的元素都是有害元素。这些有害